Столкнувшись с острой необходимостью в лечении, исследователи из Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета объединились с коллегами, чтобы сосредоточиться на выявлении и разработке соединений, которые могут снизить способность вируса распространять инфекцию. В двух исследованиях, опубликованных в Journal of Virology, исследователи определили несколько прототипов соединений, которые могут однажды стать противовирусными препаратами широкого спектра действия.Рональд Н. Харти, адъюнкт-профессор микробиологии Penn Vet и старший автор обоих исследований, сотрудничал с Цзяньхонг Лу из Penn Vet, Цзыин Хан, Юлианг Лю, Венбо Лю, Гордон Рутел и Брюс Д. Фридман и двумя медицинскими исследовательскими институтами армии США. ученых-инфекционистов Майкла С. Ли и Марка А. Олсона в обоих исследованиях.
Во втором документе команда была расширена за счет включения Бенджамина Дэвиса и Матиаса Дж. Шнелла из Университета Томаса Джефферсона, а также Джея Э. Вробеля и Аллена Б. Райтца из Центра химического разнообразия Fox Chase.
Вирусы, которые не могут воспроизводиться сами по себе, захватывают белки и механизмы клетки-хозяина, чтобы размножаться. После этого многие вирусы покидают клетку в процессе, называемом «почкование», чтобы инфицировать другие клетки и распространяться.«Происходит то, что вирус фактически захватывает или задействует различные белки-хозяева и функции хозяина и использует эти белки для эффективного выхода из клетки», — сказал Харти.
В двух новых статьях Харти и его коллеги сосредоточились на этом этапе процесса зарождения, пытаясь заблокировать его и снизить инфекцию до уровня, который иммунная система человека сможет легче контролировать.В первой статье исследователи изучили взаимодействие между последовательностью вирусного белка, известной как PTAP, который присутствует в белках, которые играют важную роль в почковании вируса Эбола и ВИЧ, и человеческим белком Tsg101. Это взаимодействие важно для вируса, чтобы вырваться из плазматической мембраны клетки-хозяина и продолжить инфицирование других клеток.
Если это взаимодействие заблокировано, многие вирусы останутся привязанными к клеточной мембране и не смогут поддерживать инфекцию.Хотя исследуемые вирусы слишком опасны, чтобы ими можно было манипулировать в лаборатории Penn Vet, команда Харти, тем не менее, смогла изучить взаимодействия между белками хозяина и вирусными белками, изучив так называемые вирусоподобные частицы или VLP, производимые с использованием вируса. матричный белок, частью которого является PTAP.
«Если вы возьмете только матричный белок, он может самособираться и образовываться из клеток как VLP», — сказал Харти. «Поскольку эта частица состоит только из матричного белка, а не из генетического материала, она не заразна. Это изящный анализ, который мы можем использовать в нашей лаборатории, чтобы узнать больше о процессе бутонизации».Используя этот анализ, команда Харти провела скрининг библиотеки различных малых молекул, чтобы найти те, которые будут блокировать взаимодействие между PTAP и Tsg101.
Они нашли многообещающего кандидата под названием соединение 0013.Проверяя эффективность этой молекулы в своем анализе VLP, они обнаружили, что она снижает способность вируса отделяться от человеческих клеток в культуре более чем на 90 процентов и аналогична эффективна против белков, обнаруженных в лихорадке Эбола и ВИЧ.
В качестве окончательного подтверждения способности соединения останавливать распространение вируса они протестировали его против реального вируса: непатогенного вакцинного штамма вируса Хунин.
Патогенный штамм вируса Хунин вызывает аргентинскую геморрагическую лихорадку и считается потенциальным агентом биотерроризма. Исследователи обнаружили, что он значительно снижает рост вируса в зависимости от дозы.Во второй статье использовалась аналогичная стратегия, чтобы попытаться заблокировать другое взаимодействие вируса с хозяином, на этот раз исследуя последовательность вирусного белка, называемого PPxY, который обнаружен в матричных белках вирусов Марбург, Эбола и бешенства, а также множества других опасных патогенов.
PPxY взаимодействует с ферментом в клетках человека, называемым Nedd4, во время почкования.Опять же, после скрининга множества небольших молекул, чтобы увидеть, какая из них лучше всего ингибирует взаимодействие PPxY-Nedd4, команда обнаружила две сильные молекулы-кандидаты. Дальнейшие испытания показали, что они могут эффективно подавлять отпочкование вируса бешенства, марбургских VLP и других PPxY-содержащих вирусов, что, вероятно, снижает вероятность выхода инфекции из-под контроля.«Замедляя рост вируса, мы можем дать иммунной системе человека шанс развить устойчивый и защитный ответ», — сказал Харти.
По словам Харти, поиск лекарств, нацеленных на взаимодействия между вирусом и хозяином, таких как эти белки, участвующие в почковании, снижает вероятность мутации вируса с целью развития устойчивости, что является преимуществом этой стратегии.«Если бы они это сделали, вирус поставил бы под угрозу свою способность выходить из клетки и продолжал бы распространять инфекцию», — отметил он.Такой акцент на стороне хозяина также имеет потенциальный недостаток — возможность того, что лекарство может нарушить нормальную функцию белка.
Дальнейшая доработка лекарств могла бы уменьшить эту возможность, но при лечении тяжелых заболеваний, таких как лихорадка Эбола и аргентинская геморрагическая лихорадка, преимущества лечения смертельного состояния перевешивают возможные побочные эффекты.Эти препараты также могут быть предложены в виде коктейля с дополнительными соединениями, которые блокируют другие стадии жизненного цикла вируса, дополнительно усиливая их действие. Следующими шагами в отношении этих потенциальных противовирусных препаратов будет их тестирование на моделях на животных.
«Основная причина, по которой мы взволнованы, заключается в том, что если мы сможем придумать что-то эффективное, это может иметь очень широкий спектр применения», — сказал Харти. «Это даст нам отличный способ защитить военных, государственных служащих или сотрудников службы экстренного реагирования от этих очень опасных заболеваний».
