2009. aastal avaldas farmaatsiahiiglane GlaxoSmithKline ajakirjas Antiviral Research artikli, milles kirjeldas paljutõotavat uut ravimit, mida selle teadlased olid uurinud. Ravim nimega GSK983 oli laia toimespektriga viirusevastane ravim - ravim, mis võis võidelda paljude erinevate viirustega - tundus olevat efektiivne HPV, mononukleoosi ja muu vastu. Selles artiklis kirjeldati ühendi sünteesi ja toimeid ning järeldati, et see nõuab edasist uurimist. Kuid kummalisel kombel oli teadlastel uuringu kohaselt vähe aimugi, kuidas see ühend töötab.
Farmaatsiahiiglane pani ravimile palju ressursse; vastav artikkel näitab sünteesi kilogrammides ja läbi viidi mõned loomkatsed. Seejärel lõpetas ettevõte vaikselt oma eksperimendid. GSK983 oli loobutud.
Aastad möödusid, kuid ravimit ei unustatud. Kui hilisemaid artikleid ei ilmunud, otsustas Stanfordi teadlaste rühm probleemi ise lahendada. "Huvitav oli see, et oli olemas hea viirusevastane ravim, mis selle tööstuse omamoodi üksi jätaks, ilmselt seetõttu, et nad ei suutnud selle ravimi toimemehhanisme selgitada, " ütleb Jan Carette, kes juhib Stanfordi meditsiinikooli viroloogialaborit. Carette tegi märtsis ajakirjas Nature Chemical Biology ilmunud uuringus koostööd geneetika ja keemia osakondade kolleegidega, milles uuriti GSK983 mehhanismi ja käsitleti mõnda selle probleemi.
Tänu mitmele uuele tehnikale võib GSK983-l olla lõppude lõpuks ka tulevik - selline, mis aitaks arstidel võidelda tekkivate haigustega nagu Zika, ilma et nad peaksid läbima nii palju FDA bürokraatiat. Kuid GSK983 on ainult üks ravim, rakendatav ainult teatud tüüpi viirustele. See võib olla suurepärane või see võib olla lihtsalt üks ühenditest laia spektriga viirusevastaste ravimite otsimisel - ja selles uuringus tutvustatud kahekordse geneetilise sõeluuringu programm võiks olla tõhus vahend, mis kiirendab kogu protsessi.
Bakteriaalse infektsiooni korral pöörduge arsti poole, kes määrab antibiootikumi. Mõned neist on tõhusamad kui teised ja mõned sobivad paremini konkreetsete nakkuste korral, kuid kui antibiootikum bakteri visata, siis see puhastab infektsiooni. Mitte nii viiruste puhul, millest enamik vajab oma sihipäraseid ravimeid või vaktsiine. Selliste raviviiside väljatöötamise protsess võib kesta kümme aastat või enam, selleks ajaks on viirus sageli arenenud ja muutunud.
Seetõttu võib laia spektriga viirusevastane ravim olla nii võimas. Nii farmaatsiaettevõtete kui ka rahvatervise organisatsioonide jaoks on ülimalt oluline ühe ravimi (või väikese hulga ravimite) kasutamine, mis on kasutatav selliste tekkivate epideemiate korral nagu Zika, aga ka selliste haruldaste haiguste puhul, mis ei köida piisavalt tähelepanu konkreetsete ravimite nõudmisele. ülemaailmse epideemiale reageerimise kiirendamine ja inimelude päästmine.
Kuid tavaliselt on viirusevastane areng valusalt aeglane protsess. Erinevalt bakteritest, mis on vastuvõtlikud üldistele antibiootikumidele, on väljakutse valmistada ühendeid, mis on suunatud mitmele viirusele, kuna viiruste paljundusviis on nii mitmekesine ja kuna nad on aktiivsed peremeesrakus, selgitab Johan Nyets, virusoloogia professor Belgias Leuveni ülikoolis, kes on aastakümneid propageerinud laia spektriga teadusuuringuid.
Uimastite väljatöötamise kiirus võib olla puhangu ulatuse minimeerimisel võtmetähtsusega. „Kui ilmneb uus patogeen, nagu Zika puhul, ja peate selle uue patogeeni ilmnemise ajal hakkama ravimite väljatöötamist alustama, olete liiga hilja, sest ühendi saamine võtab keskmiselt 8-10 aastat laboratooriumis kliiniliseks kasutamiseks välja töötatud, ”ütleb Nyets. Kongressi arutelul, kuidas (ja kui palju) Zika uuringuid rahastada, jääme kaugemale ja kaugemale.
GSK983 sihib viiruste klassi, mis kaaperdab peremeesraku RNA-d ja kasutab seda replikatsioonimehhanismi viiruste arvu suurendamiseks. Selle protsessi (peremeesorganismide sihtmärgiks nimetamise tehnika) katkestamine on üks viis nakkuse ründamiseks, kuid kuna ensüümid, mida viirus peremeesraku kaaperdamiseks kasutab, on peremehe enda jaoks olulised, hõlmavad kõrvaltoimed sageli ka nende rakkude tapmist või uimastamist, mida me " proovite kaitsta.
Stanfordi meeskond kahtlustas, et see võibki GSK983 tagasi hoida. Algses artiklis mainisid autorid, et peremeesrakud surevad või lakkavad mõnikord ravimi manustamisest. "Väljakutse on eraldada viirusevastane ja kasvu pärssiv toime, " kirjutasid autorid. GlaxoSmithKline on kinnitanud, et ravim ei jõudnud toksilisuse tõttu kunagi inimkatsete hulka.
"Meil pole tegelikult aimugi, millised olid GSK plaanid selle ravimi kohta, millised on nende tegelikud leiud sisemiselt, " ütleb Michael Bassik, abiprofessor, kelle laboris käisid Stanfordi uuringu geneetilised ekraanid. Bassikud pidid leidma täpselt, millised geenid seda ravimit sihtisid, et nad saaksid aru, mis rakke tapab. Selleks kasutas ta täiesti uut tehnikat - või tegelikult kahte tehnikat paralleelselt: CRISPR ja RNA interferentsi.
CRISPR on uusim geenide redigeerimise tehnoloogia, mis kasutab valku splaissimiseks või sel juhul geneetilise teabe väljalõikamiseks. See ei ole nii lihtne kui lüliti sisse lülitamine, kuid protsess lülitab geenid efektiivselt ükshaaval välja, et näha, mis muudavad ravimi käitumist.
RNA interferents seevastu tutvustab RNA andmeid, mis transkribeerimisel pärsib geeni tegevust, mitte ei lülita seda täielikult välja. Kuna see muudab geenide funktsiooni, mitte neid hävitab, säilitavad nad osa oma toimingutest. Seega genereerib tehnika oluliste geenide kohta andmed, mis nende täieliku väljalülitamise korral raku tapaksid.
Iga tehnika leiab erineva geenikomplekti; nende ristviitamise abil suutis Stanfordi meeskond isoleerida tõenäolised sihtmärgid - see tähendab geenid (ja nende toodetud ensüümid), mida ravim mõjutab.
"Selle paberi mõte on öelda, et te saate neid kahte strateegiat paralleelselt tehes süsteemi bioloogiast palju põhjalikuma pildi ja antud juhul selle konkreetse ravimi toimimise bioloogia." ütleb Bassik.
See näitas järgmist: GSK983 toimib interferoonina - see blokeerib ensüümi DHODH, mida kasutatakse replikatsioonil. (See oli tegelikult ka GlaxoSmithKline'i oletus.) Ilma selle ensüümita ei saa RNA-l põhinev viirus ega DNA-põhine rakk paljuneda. See ülevaade võimaldab teadlastel paremini mõista, kuidas võimendada ühendit selliste viiruste vastu võitlemiseks, ilma et nad tapaksid rakke, mida nad üritavad päästa.
See jätab endiselt toksilisuse probleemi. Kuid teades, mis ensüüm on blokeeritud, suutis Stanfordi meeskond taastada ainult DNA replikatsiooni, lisades ühendi, mida nimetatakse deoksütsütidiiniks, seega toksilisuse, kuid mitte viirusevastase toime tagasi. Carette ütles, et nad demonstreerisid selle efektiivsust denguega, ning järgmiste sammude hulka kuulub selle testimine Zikal.
Bassiku sõnul katsetati seda ainult in vitro, in vivo testid on käimas. See viitab küll GSK983 tulevikupotentsiaalile, kuid võib-olla veelgi olulisem - see näitab, et CRISPR / RNA kahekordne ekraan võib olla kasulik ühe peamise uimastite avastamise komistuskivi vastu. "Teil on molekulide seeria, te ei tea, mis on nende sihtmärk, " ütleb Bassik. "[Kui] saame selle tehnoloogiaga kasutusele tulla ja tuvastada tegelik sihtmärk, peaks see tõesti hõlbustama nende ravimite väljatöötamist."
GlaxoSmithKline omalt poolt kuulab. "Uuenenud huvi on motiveerinud meid uuesti uurima, kuidas saaksime neid andmeid avaldada ja teabe teadusringkondadele kättesaadavaks teha, " ütleb pressiesindaja Kathleen Cuca.
