Kā zinātnieki strādā visu diennakti, meklējot vecas zāles, kas varētu ārstēt COVID-19

(NIH attēlu galerija/Flickr/CC BY 1.0)

Kāpēc mums nav medikamentu, ko ārstēt Covid-19 un cik ilgs laiks būs nepieciešams, lai tos izstrādātu? SARS-CoV-2 - koronavīruss kas izraisa slimību COVID-19 – ir pilnīgi jauns un uzbrūk šūnām jaunā veidā. Katrs vīruss ir atšķirīgas un arī zāles, ko lieto to ārstēšanai.

Tāpēc nebija zāļu, kas būtu gatavas cīnīties ar jauno koronavīrusu, kas parādījās tikai pirms dažiem mēnešiem.

Kā sistēmu biologs, kurš pēta, kā šūnas ietekmē vīrusi infekciju laikā mani īpaši interesē otrais jautājums. Ievainojamības punktu atrašana un zāļu izstrāde slimības ārstēšanai parasti ilgst gadus .



Taču jaunais koronavīruss pasaulei nedod tādu laiku. Ar lielāko daļu pasaules ir bloķēta un draudēja miljoniem nāves gadījumu , pētniekiem daudz ātrāk jāatrod efektīvas zāles.

Šī situācija maniem kolēģiem un man ir radījusi mūža izaicinājumu un iespēju: palīdzēt atrisināt šo milzīgo sabiedrības veselības un ekonomikas krīzi, ko radījusi globālā ietekme. pandēmija SARS-CoV-2.

Saskaroties ar šo krīzi, mēs šeit, Kalifornijas Universitātes Sanfrancisko Kvantitatīvās biozinātņu institūtā (QBI) izveidojām komandu, lai noskaidrotu, kā vīruss uzbrūk šūnām.

Taču tā vietā, lai mēģinātu radīt jaunas zāles, pamatojoties uz šo informāciju, mēs vispirms meklējam, vai šodien ir pieejamas zāles, kas var traucēt šos ceļus un cīnīties ar koronavīrusu.

22 laboratoriju komanda , ko nosaucām par QCRG, strādā milzīgā ātrumā – burtiski visu diennakti un maiņās – septiņas dienas nedēļā. Es iedomājos, ka tā ir sajūta, atrodoties kara laika centieni, piemēram, Enigma kodu laušanas grupa Otrā pasaules kara laikā, un mūsu komanda līdzīgi cer atbruņot mūsu ienaidnieku, izprotot tā iekšējo darbību.

Zaudīgs pretinieks

Salīdzinot ar cilvēka šūnām, vīrusi ir mazi un nevar vairoties paši . Koronavīrusam ir aptuveni 30 proteīnu , savukārt cilvēka šūnā ir vairāk nekā 20 000.

Lai apietu šo ierobežoto rīku komplektu, vīruss gudri vērš cilvēka ķermeni pret sevi. Ceļi uz cilvēka šūnu parasti ir bloķēti ārējiem iebrucējiem, taču koronavīruss izmanto savus proteīnus, piemēram, atslēgas, lai atvērtu šīs “slēdzenes” un iekļūtu cilvēka šūnās.

Nokļūstot iekšā, vīruss saistās ar olbaltumvielām, kuras šūna parasti izmanto savām funkcijām šūnas nolaupīšana un pārvēršana par koronavīrusa rūpnīcu . Tā kā inficēto šūnu resursi un mehānika tiek pārveidoti, lai ražotu tūkstošiem un tūkstošiem vīrusu, šūnas sāk mirt.

Plaušu šūnas ir īpaši neaizsargātas pret to, jo tās ekspresē lielu daudzumu SARS-CoV-2 “bloķēšanas” proteīna, ko izmanto iekļūšanai. Liels skaits cilvēka plaušu šūnu, kas mirst, izraisa elpceļu simptomus, kas saistīti ar COVID-19.

Ir divi veidi, kā cīnīties. Pirmkārt, zāles var uzbrukt paša vīrusa olbaltumvielām, neļaujot tām veikt tādus darbus kā iekļūšana šūnā vai ģenētiskā materiāla kopēšana, tiklīdz tie atrodas iekšā. Lūk, kā remdesivirs – zāles, kas pašlaik tiek pētītas saistībā ar COVID-19 – darbojas .

Šīs pieejas problēma ir tā, ka vīrusi mutē un laika gaitā mainās. Nākotnē koronavīruss varētu attīstīties tā, lai tādas zāles kā remdesivirs kļūtu nederīgas. Šī bruņošanās sacīkste starp narkotikām un vīrusiem ir kāpēc katru gadu ir nepieciešams jauns gripas potes .

Alternatīvi, zāles var darboties, bloķējot vīrusa proteīna mijiedarbību ar tai nepieciešamo cilvēka proteīnu. Šai pieejai – būtībā saimnieka iekārtu aizsardzībai – ir liela priekšrocība salīdzinājumā ar paša vīrusa atspējošanu, jo cilvēka šūna nemainās tik ātri.

Kad esat atradis labu narkotiku, tai jāturpina darboties. Tā ir mūsu komandas pieeja. Un tas var darboties arī pret citiem jauniem vīrusiem.

Ienaidnieka plānu apgūšana

Pirmā lieta, kas mūsu grupai bija jādara, bija identificēt katru šūnu rūpnīcas daļu, uz kuras paļaujas koronavīrusa pavairošana. Mums bija jānoskaidro, kādus proteīnus vīruss nolaupa.

Lai to izdarītu, komanda mana laboratorija devās molekulārās zvejas ekspedīcijā cilvēka šūnās. Tā vietā, lai tārps uz āķa, viņi izmantoja vīrusu olbaltumvielas ar niecīgām ķīmiskām etiķetēm, kas tām pievienotas — sauktas par 'ēsmu'.

Mēs ievietojām šīs ēsmas laboratorijā audzētās cilvēka šūnās un pēc tam izvilkām tās, lai redzētu, ko mēs noķērām. Viss, kas iestrēga, bija cilvēka proteīns, ko vīruss nolaupa infekcijas laikā.

Līdz 2. martam mums bija daļējs saraksts ar cilvēka proteīniem, kas ir nepieciešami koronavīrusa attīstībai. Šīs bija pirmās norādes, ko varējām izmantot. Komandas loceklis nosūtīja ziņojumu mūsu grupai: 'Pirmā iterācija, tikai 3 ēsmas ... nāk nākamās 5 ēsmas.' Cīņa notika.

Pretuzbrukums

Kad mums bija šis molekulāro mērķu saraksts, kas vīrusam ir nepieciešami, lai izdzīvotu, komandas locekļi sacentās, lai identificētu zināmos savienojumus, kas varētu saistīties ar šiem mērķiem un neļautu vīrusam tos izmantot, lai replicētu.

Ja savienojums var novērst vīrusa kopēšanu cilvēka ķermenī, infekcija apstājas. Bet jūs nevarat vienkārši iejaukties šūnu procesos pēc vēlēšanās, neradot kaitējumu ķermenim.

Mūsu komandai bija jāpārliecinās, ka mūsu identificētie savienojumi ir droši un netoksiski cilvēkiem.

Tradicionālais veids, kā to izdarīt, būtu saistīts gadu pirmsklīniskie pētījumi un klīniskie izmēģinājumi, kas maksā miljoniem dolāru . Taču ir ātrs un principā bezmaksas veids, kā to apiet: skatoties uz 20 000 FDA apstiprinātu zāļu, kuru drošība jau ir pārbaudīta . Varbūt šajā lielajā sarakstā ir zāles, kas var cīnīties ar koronavīrusu.

Mūsu ķīmiķi izmantoja milzīgu datubāzi, lai saskaņotu apstiprinātās zāles un olbaltumvielas, ar kurām tie mijiedarbojas, ar mūsu sarakstā esošajiem proteīniem. Pagājušajā nedēļā viņi atrada 10 kandidātu narkotikas.

Piemēram, viens no trāpījumiem bija a vēzis zāles ar nosaukumu JQ1. Lai gan mēs nevaram paredzēt, kā šīs zāles varētu ietekmēt vīrusu, tām ir labas izredzes kaut ko darīt. Pārbaudot, mēs uzzināsim, vai tas palīdz pacientiem.

Saskaroties ar globālo robežu slēgšanas draudi , mēs nekavējoties nosūtījām šo 10 zāļu kastes uz trim no nedaudzajām laboratorijām pasaulē, kas strādā ar dzīviem koronavīrusa paraugiem: divi plkst uz Pastēra institūts Parīzē un Sinaja kalns Ņujorkā .

Līdz 13. martam zāles tika pārbaudītas šūnās, lai noskaidrotu, vai tās neļauj vīrusam vairoties.

Izsūtījumi no kaujas lauka

Mūsu komanda drīz uzzinās no mūsu līdzstrādniekiem Sinaja kalnā un Pastēra institūtā, vai kāda no šīm pirmajām 10 zālēm iedarbojas pret SARS-CoV-2 infekcijām.

Tikmēr komanda ir turpinājusi makšķerēt ar vīrusu ēsmu, atrodot simtiem papildu cilvēka proteīnu, ko koronavīruss izvēlas. Rezultātus drīzumā publicēsim tiešsaistes repozitorijā BioRxiv.

Labā ziņa ir tā, ka līdz šim mūsu komanda ir atradusi 50 esošās zāles, kas saistās ar cilvēka olbaltumvielām, kuras esam identificējuši. Šis lielais skaits liek man cerēt, ka mēs spēsim atrast zāles COVID-19 ārstēšanai.

Ja mēs atrodam apstiprinātas zāles, kas pat palēnina vīrusa progresēšanu, ārstiem vajadzētu būt iespējai ātri tās piegādāt pacientiem un glābt dzīvības.

Nevans Krogans , profesors un Kvantitatīvo biozinātņu institūta direktors, Kalifornijas Universitāte, Sanfrancisko .

Šis raksts ir pārpublicēts no Saruna saskaņā ar Creative Commons licenci. Lasīt oriģināls raksts .

Populārākas Kategorijas: Neklasificēts , Telpa , Fizika , Skaidrotājs , Viedoklis , Daba , Veselība , Tech , Vidi , Cilvēkiem ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.