Новости химической науки > Один дракон сможет испепелить все вирусы разом

Один из главных вызовов современной медицины вообще и медицинской химии в частности – разработка эффективных методов профилактики вирусных инфекций и/или борьбы с ними.

Если с появлением антибиотиков медицина значительно продвинулась в борьбе с бактериальными инфекциями, общего подхода к лечению вирусных инфекций до сих пор не существует, в клинической практике можно выделить три типа борьбы с вирусами – каждый из которых, обладая своими собственными недостатками, может применяться для определенного типа вирусов.

Разработка специфических ингибиторов молекулярных мишеней, необходимых вирусам для их воспроизводства, должна проводиться для каждого вируса или даже каждого штамма вируса. Однако, ингибитор, разработанный для одного штамма, может оказаться бесполезным в случае мутации вируса, лечение вирусных инфекций ингибиторами может давать побочные эффекты, и самое главное – необходимая для разработки ингибитора структура молекулярной мишени не всегда может быть доступна.

Для противовирусной вакцинации, как и в первом случае, необходимо разрабатывать вакцину для борьбы с каждым конкретным видом вируса или его штаммами, в каждом конкретном случае для увеличения эффективности вакцинации необходимо выдерживать определенные сроки принятия вакцины; для неожиданных эпидемий вирусных инфекций (природных мутаций или, гипотетически, биологического терроризма) вакцины не могут быть доступны сразу в начале вспышке эпидемии, вакцин он некоторых типов вирусов (ВИЧ) просто не существует.

В отличие от ингибиторов или вакцин интерфероны специфичны не к определенному штамму, а к классу вирусов, однако интерфероны эффективны в лечении далеко не для всех вирусных инфекций, к тому же из-за возможности взаимодействия интерферонов с иммунной и эндокринной системой их применение может приводить к развитию побочных эффектов.

Ускоряемый белком DRACO апоптоз в клетках, содержащих дс-РНК. Рисунок из PLoS ONE 6(7): e22572. doi:10.1371/journal.pone.0022572

В группе Тодда Райдера (Todd H. Rider) из Массачусетского технологического института (MIT) была предпринята успешная попытка разработки нового подхода к борьбе с вирусными инфекциями. Разработанное оружие для борьбы с вирусами может использоваться против широкого круга вирусов разных модификаций, не проявляет токсичности ни in vitro, ни in vivo, а также потенциально может использоваться как для профилактики, так и лечения вирусной инфекции.

Новый препарат, уже получивший оптимистичное название DRACO (дракон) – по первым буквам [Double-stranded RNA (dsRNA) Activated Caspase Oligomerizer – олигоримеризатор каспазы, активируемый двухспиральных РНК (дс-РНК)] селективно и быстро уничтожает клетки, инфицированные вирусом, при этом, не повреждая клетки здоровые. Выводя своего «дракона» биохимики из MIT опирались на два процесса, протекающих в клетках.

Первый процесс основан на детектировании дс-РНК в клетке. Генетический материал большей части вирусов хранится в двухспиральных или односпиральных (ос-РНК) РНК; при попадании в клетку вирус запускает синтез длинных дс-РНК, необходимых ему для репликации и для синтеза «своих» белков. Не подвергшаяся вирусной атаке клетка млекопитающего, напротив, не содержит длинных дс-ДНК (содержащих более 21-23 нуклеотидных пар). Природная защитная система организма использует это различие для попытки борьбы с вирусными инфекциями.

Второй процесс, на основе которого разрабатывался DRACO – последние этапы клеточного апоптоза, на которых комплексы, содержащие внутриклеточные сигнальные молекулы типа фактора активации апоптической протеазы [apoptotic protease activating factor 1 (Apaf-1)] приводят к программируемой смерти клетки.

Для упрощения препарат DRACO можно рассматривать как белок-химеру, один домен которого способен связываться с вирусной дс-РНК, а второй домен – инициировать апоптоз клетки. Таким образом, если в клетке присутствует вирусная дс-РНК, DRACO убивает инфицированную клетку, не давая вирусу возможности размножаться; если в клетке нет вирусных дс-РНК, здоровая клетка не разрушается.

С помощью исследований in vitro исследователи продемонстрировали, что DRACO эффективно справляется с 15 вирусами, различающимися строением генетического резервуара, белковой оболочки, способностью к размножению (у одних цикл размножения проходит в цитоплазме, у других – в ядре) и носителями (изучались вирусы человека, летучей мыши и грызунов).

Райдер отмечает, что хотя дракон уже вылупился из яйца, чтобы превратить его в настоящую грозу вирусных инфекций необходима еще значительная работа – оптимизация противовирусной эффективности, фармакокинетики, достижение нулевой токсичности in vitro и in vivo и многое другое. Тем не менее, начало положено, и Райдер уверен, что в обозримом будущем DRACO сможет заместить все три существующих способа профилактики и лечения вирусных инфекций.

Источник: PLoS ONE 6(7): e22572. doi:10.1371/journal.pone.0022572

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология, #химия полимеров