Ингибитор предотвращает взаимодействие вируса Хунин с белками хозяина, удерживая вирус на клеточной мембране.
Люди не зря опасаются таких болезней, как лихорадка Эбола, марбург, лихорадка Ласса, бешенство и ВИЧ; у них высокий уровень смертности и мало возможных методов лечения, если они вообще есть. Например, до 90 процентов людей, заболевших Эболой, умирают от этой болезни.
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 прототипных соединений, которые в один прекрасный день могут служить противовирусными препаратами широкого спектра действия.
Рональд Н. Харти, доцент микробиологии в 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. Вольноотпущенник и два U.S. Ученые Армейского медицинского научно-исследовательского института инфекционных болезней, Майкл С. Ли и Марк А. Олсон, по обоим исследованиям. Во втором документе команда была расширена за счет Бенджамина Дэвиса и Матиаса Дж. Шнелл из Университета Томаса Джефферсона и Джей Э. Вробель и Аллен Б. Рейц из Центра химического разнообразия Fox Chase.
Вирусы, которые не могут воспроизводиться сами по себе, захватывают белки и механизмы клетки-хозяина для репликации. После этого многие вирусы покидают клетку в процессе, называемом "подающий надежды" для заражения других клеток и распространения.
"Происходит то, что вирус фактически захватывает или задействует различные белки-хозяева и функции хозяина и использует эти белки для эффективного выхода из клетки," Харти сказал.
В двух новых статьях Харти и его коллеги сосредоточили внимание 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 зарождении 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 сможет самособираться и отрастать из клеток как VLP," Харти сказал. "Поскольку эта частица состоит только из матричного белка, а не из генетического материала, она не заразна. Это изящный тест, 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 еще одно 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 под названием Nedd4 во время бутонизации.
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," Харти сказал.
По словам Харти, поиск лекарств, которые нацелены на взаимодействия между вирусом и хозяином, такие 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 покидать клетку и продолжать распространять инфекцию," он отметил.
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 в противном случае 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 привлекательности," Харти сказал. "Это даст нам отличный способ защитить военных, государственных служащих или сотрудников службы экстренного реагирования от этих очень опасных заболеваний."