În 2009, gigantul farmaceutic GlaxoSmithKline a publicat un articol în Antiviral Research care descrie un nou medicament promițător pe care oamenii de știință îl cercetaseră. Medicamentul, numit GSK983, a fost un antiviral cu spectru larg - un medicament care ar putea combate o varietate de viruși diferiți - care părea să fie eficient împotriva HPV, mononucleoză și multe altele. Lucrarea a descris sinteza și efectele compusului și a concluzionat că a justificat un studiu suplimentar. Dar, în mod ciudat, potrivit studiului, cercetătorii au avut o idee mică despre cum a funcționat compusul.
Gigantul farmaceutic a pus o mulțime de resurse în droguri; un articol corespunzător arată sinteza pe scara kilogramelor și au fost efectuate unele încercări pe animale. Apoi, compania și-a încetat liniștit experimentele. GSK983 fusese abandonat.
Anii au trecut, dar drogul nu a fost uitat. Când nu au apărut articole ulterioare, un grup de oameni de știință de la Stanford a decis să rezolve ei înșiși problema. „A fost interesant faptul că a existat un fel de antivirale pe care le-a rămas singur industria, probabil pentru că nu au putut explica modul de acțiune al acestui medicament”, spune Jan Carette, care conduce un laborator de virologie la Stanford School of Medicine. Carette a colaborat cu colegii de la departamentele de genetică și chimie la un studiu, publicat în Nature Chemical Biology în martie, care a examinat mecanismul GSK983 și a abordat unele dintre problemele sale.
Datorită mai multor tehnici noi, GSK983 poate avea un viitor la urma urmei - una care ar putea ajuta medicii să combată boli emergente precum Zika, fără să fie nevoie să parcurgă la fel de mult birocrația FDA. Dar GSK983 este doar un medicament, aplicabil doar anumitor clase de viruși. Ar putea fi grozav, sau ar putea fi doar unul dintr-o linie de compuși în căutarea de antivirale cu spectru larg - iar un program de screening genetic dual pionier în acest studiu ar putea fi un instrument puternic care va grăbi întregul proces.
Dacă aveți o infecție bacteriană, mergeți la medic, care vă prescrie un antibiotic. Unele sunt mai eficiente decât altele, iar altele sunt mai potrivite pentru anumite infecții, dar, în general, dacă aruncați un antibiotic la o bacterie, acesta va clarifica infecția. Nu este așa cu virușii, majoritatea necesitând medicamente sau vaccinuri proprii. Procesul de dezvoltare a unor astfel de tratamente se poate întinde peste un deceniu sau mai mult, timp în care virusul a evoluat adesea și s-a schimbat.
Acesta este motivul pentru care un antiviral cu spectru larg ar putea fi atât de puternic. A avea un medicament (sau un număr mic de medicamente) care se aplică în epidemii emergente precum Zika, precum și boli rare care nu atrag suficientă atenție pentru a justifica medicamente specifice, ar fi extrem de important atât pentru companiile farmaceutice, cât și pentru organizațiile de sănătate publică, accelerarea răspunsului global la epidemii și salvarea de vieți.
Dar, de obicei, dezvoltarea antivirală este un proces dureros de lent. Spre deosebire de bacterii, care sunt sensibile la antibiotice generale, este o provocare să creăm compuși care să vizeze mai mulți viruși, deoarece modul în care se reproduc virusurile sunt atât de variate și pentru că sunt active în celulele gazdei, explică Johan Nyets, un profesor de virologie la Universitatea din Leuven, Belgia, care susține cercetări cu spectru larg de zeci de ani.
Ritmul dezvoltării medicamentelor poate fi esențial în minimizarea scării unui focar. „Dacă apare un nou agent patogen, așa cum s-a întâmplat cu Zika și trebuie să începeți să dezvoltați medicamente în momentul apariției acestui nou agent patogen, sunteți prea târziu pentru că este nevoie de o medie de 8-10 ani înainte de a avea un compus dezvoltat în laborator pentru utilizare clinică, spune Nyets. Pe măsură ce Congresul dezbate cum (și cât de mult) să finanțăm cercetarea Zika, rămânem din ce în ce mai departe.
GSK983 vizează o clasă de viruși care deturnează ARN-ul unei celule gazdă și folosește acel mecanism de replicare pentru a crea mai mulți viruși. Întreruperea acestui proces (o tehnică cunoscută sub numele de gazdă de direcționare) este o modalitate de a ataca o infecție, dar, deoarece enzimele pe care virusul le folosește pentru a deturna celula gazdă sunt importante pentru gazda în sine, efectele secundare includ adesea uciderea sau înăbușirea chiar a celulelor noi. încerc să protejez.
Echipajul Stanford bănuia că acest lucru ar putea fi ceea ce reține GSK983 înapoi. În lucrarea originală, autorii au menționat că celulele gazdă ar muri uneori sau ar înceta să se multiplice atunci când a fost administrat medicamentul. „Provocarea este să separe efectele antivirale și de inhibare a creșterii”, au scris autorii. GlaxoSmithKline a confirmat că medicamentul nu a progresat niciodată în studiile umane din cauza toxicității.
„Chiar nu avem idee care au fost planurile GSK pentru acest medicament, care sunt rezultatele lor interne, ” spune Michael Bassik, un profesor asistent al cărui laborator a derulat ecrane genetice pentru studiul Stanford. Bassik are nevoie să descopere exact ce gene vizau medicamentul, astfel încât să poată da seama ce ucidea celulele. Pentru a face acest lucru, el a folosit o tehnică complet nouă - sau, într-adevăr, două tehnici în paralel: interferența CRISPR și ARN.
CRISPR este cea mai recentă tehnologie de editare a genelor du jour, folosind o proteină pentru a se împărți sau, în acest caz, a tăiat informațiile genetice. Nu este chiar atât de simplu ca să comutați un comutator, dar procesul dezactivează efectiv genele pe rând, pentru a vedea care schimbă comportamentul medicamentului.
Interferența ARN, pe de altă parte, introduce o bucată de date ARN care, atunci când sunt transcrise, suprimă acțiunea genelor, în loc să o închidă complet. Deoarece acest lucru modifică funcția genelor, în loc să le distrugă, acestea își mențin unele acțiuni. Astfel, tehnica generează date despre genele esențiale care, dacă ar fi fost eliminate complet, ar ucide celula.
Fiecare tehnică găsește un set diferit de gene; prin referire încrucișată a acestora, echipa Stanford a fost capabilă să izoleze țintele probabile - adică genele (și enzimele pe care le produc) pe care le afectează medicamentul.
„Ideea acestui articol este să spunem că, obținând aceste două strategii în paralel, o imagine mult mai cuprinzătoare a biologiei sistemului și, în acest caz, biologia modului în care funcționează acest anumit medicament, ” spune Bassik.
Ceea ce a arătat a fost acesta: GSK983 funcționează ca un interferon - blochează o enzimă numită DHODH care este utilizată în replicare. (Aceasta a fost, de fapt, ghicirea lui GlaxoSmithKline.) Fără acea enzimă, nici virusul pe bază de ARN, nici celula pe bază de ADN nu se pot reproduce. Această perspectivă oferă cercetătorilor o mai bună înțelegere a modului în care se poate folosi compusul pentru a lupta împotriva acestor tipuri de virusuri fără a ucide celulele pe care încearcă să le salveze.
Acest lucru lasă în continuare problema toxicității. Dar, știind ce enzimă a fost blocată, echipa Stanford a fost capabilă să restabilească numai replicarea ADN-ului adăugând un compus numit deoxititidină, inversând astfel toxicitatea, dar nu și activitatea antivirală. Aceștia și-au demonstrat eficacitatea cu dengue, spune Carette, iar următorii pași includ testarea acesteia pe Zika.
Acest lucru a fost testat in vitro doar în studiu, subliniază Bassik, iar testele in vivo sunt în curs. Acesta sugerează potențialul viitor pentru GSK983, dar poate mai important, arată că ecranul CRISPR / ARN dual poate fi util împotriva unuia dintre principalele blocaje ale descoperirii de droguri. „Aveți o serie de molecule, nu știți care este ținta lor”, spune Bassik. „[Dacă] putem intra cu această tehnologie și să identificăm ținta reală, aceasta ar trebui să faciliteze dezvoltarea acestor medicamente.”
GlaxoSmithKline, la rândul său, ascultă. „Interesul reînnoit ne-a motivat să analizăm din nou modul în care putem publica aceste date și să punem la dispoziția comunității științifice informațiile”, spune purtătoarea de cuvânt Kathleen Cuca.
