First-Strike Influenza Drug Target geïdentificeerd

Een nieuwe studie gepubliceerd in het nummer van 2 augustus van PLoS Pathogenen kan mogelijk leiden tot de ontwikkeling van nieuwe antivirale geneesmiddelen die ook het probleem van resistentie tegen geneesmiddelen voorkomen.
Onderzoekers van St. Jude Children's Research Hospital ontdekten dat verbindingen een enzym konden blokkeren dat universeel is voor alle influenzavirussen.
Het team meldt dat bepaalde medicijnen precies een enzym kunnen richten en blokkeren dat cruciaal is voor replicatie van het influenzavirus en omdat alle stammen van influenzavirussen hetzelfde functionerende enzym nodig hebben, geloven ze dat hun bevindingen zullen helpen bij het ontwikkelen van geneesmiddelen die effectief kunnen worden behandeld nieuwe influenzavirusstammen die mogelijk resistent zijn tegen de huidige antivirale geneesmiddelen.
Het ontwikkelen van een nieuw vaccin voor nieuwe griepstammen kan vele maanden duren, en deskundigen vrezen dat grote aantallen mensen in het ziekenhuis kunnen worden opgenomen en dat de effecten catastrofaal kunnen zijn als zich zeer virulente spanningen voordoen die resistent zijn of worden voor de huidige geneesmiddelen.
Het team onderzocht geneesmiddelen die zijn gericht op het remmen van polymerase, een enzymcomplex met twee doelen dat wordt geproduceerd door het influenzavirus. Tijdens replicatie produceert dit polymerase kopieën van het virale genoom en assembleert het ook mRNA (messenger RNA) moleculen die zijn gecodeerd voor virale eiwitten die het virus nodig heeft om de functie van de cel over te nemen en meer van het virus te produceren.
De onderzoekers mikten op een RNA-knipend enzym genaamd endonuclease, een belangrijke subeenheid van het polymerasecomplex, waardoor het virus zijn boodschapper-RNA kan verbergen. Dit maakt het mogelijk dat het mRNA wordt opgenomen in de eiwitvervaardigingsmachine van de cel door het cellulaire nRNA uit elkaar te snijden en het 'kap' segment, het 'identificatielabel' voor de machinerie van de cel, te behouden en vervolgens bevestigt de polymerase deze dop aan zijn eigen mRNA.
Senior auteur Stephen White, DPhil., Voorzitter van de afdeling St. Jude Structural Biology zei:

"Remmers van het polymerasecomplex zouden uitstekende kandidaat-geneesmiddelen zijn, het is een goed doel omdat deze polymerasen in wezen hetzelfde zijn voor veel stammen, en ook omdat het virus de polymerase absoluut nodig heeft om kopieën van zichzelf te maken. veel overeenkomsten met andere polymerasen in cellen, dus het zou vrij specifiek moeten zijn voor het griep-polymerase. "

Hij blijft uitleggen dat virussen gemakkelijk resistentie tegen reeds bestaande antivirale geneesmiddelen hebben ontwikkeld, aangezien deze geneesmiddelen zich richten op virale eiwitten die een virus gemakkelijk kan veranderen zonder de levensvatbaarheid ervan in gevaar te brengen.
Het team baseerde zijn onderzoek op de resultaten van eerder onderzoek, dat de moleculaire structuur van het endonuclease in kaart had gebracht en zijn actieve plaats liet zien, waarin de chemische reactie van het uit elkaar snijden van de mRNA-moleculen voorkomt. Ze ontwikkelden een versie van het endonuclease, zodat ze gemakkelijk konden bepalen of verbindingen de actieve site zouden blokkeren en het zouden testen in zes verbindingen waarvan ze wisten of waarvan werd voorspeld dat ze de actieve site zouden remmen. Drie van deze verbindingen werden eerder door Merck ontwikkeld als virale remmers maar werden vervolgens uitgesloten als kandidaat-geneesmiddelen vanwege hun eigenschappen, hoewel ze enige werkzaamheid vertoonden, terwijl de drie andere verbindingen werden ontwikkeld in het laboratorium van een van de auteurs, Thomas Webb, Ph.D., lid van de afdeling Chemical Biology and Therapeutics van St. Jude.
Webb construeerde een molecuul genaamd de 'kernkop' als basis voor de verbindingen, die was ontworpen om precies in een centrale pocket van de actieve site te passen. Deze kernkop vormt de basis voor het produceren van antivirale geneesmiddelen, terwijl andere moleculaire segmenten zijn ontworpen om in aangrenzende compartimenten te passen.
Zodra het duidelijk was dat de zes verbindingen activiteit vertoonden tegen de endonuclease, voerde het team een ??gedetailleerde structurele analyse uit van hoe de verbindingen op de actieve plaats passen door gebruik te maken van röntgenkristallografie.
Röntgenkristallografie is een algemeen gebruikte analytische techniek, waarbij röntgenstralen worden gericht door een gekristalliseerd eiwit en het patroon van afgebogen röntgenstralen wordt vervolgens geanalyseerd om de structuur te tekenen.
Het onderzoek leverde bewijs voor de kernkopbinding aan de actieve site en onthulde ook nieuwe informatie over andere omliggende pockets waarin de verbindingen passen en welke pockets door verschillende stammen worden geconserveerd.
Eerste auteur Rebecca DuBois, Ph.D., een postdoctoraal onderzoeksmedewerker bij St. Jude's Structural Biology Department, verklaarde:

"Door de structuur van de actieve site te analyseren met de eraan gebonden geneesmiddelen, hebben we een aantal pockets in de actieve site van het eiwit geïdentificeerd." We kunnen deze structuren gebruiken om medicijnen te ontwikkelen die specifiek gericht zijn op bepaalde pockets. welke zakken echt geconserveerd zijn, kunnen we de beste manier voorspellen om de ontwikkeling van resistentie door virale stammen te voorkomen. "

Wanneer een virale stam muteert om de structuur van de pocket te veranderen, ontstaat resistentie en wordt het vermogen van het geneesmiddel om de actieve site te binden en te remmen geëlimineerd.
White verklaart dat zijn team zal voortbouwen op hun bevindingen om verbeterde verbindingen te ontwikkelen, die kandidaat-geneesmiddelen zouden kunnen zijn voor preklinische en klinische onderzoeken. In een samenwerking onder leiding van Webb werken ze samen met een farmaceutisch bedrijf om geneesmiddelen verder te ontwikkelen en te testen met de steun van de National Institutes of Health.
Zodra deze geneesmiddelen zijn goedgekeurd voor klinisch gebruik, zouden ze zeer waardevol blijken en op grote schaal kunnen worden toegepast als eerstelijnsbehandeling van het virus. DuBois merkte op: "Je zou deze medicijnen kunnen gebruiken in elke situatie waarin een persoon in het ziekenhuis wordt opgenomen voor influenza, of het alleen wordt gebruikt of in combinatie met bestaande griepmedicijnen, we verwachten dat ze zeer effectief zijn."
Hij bleef zeggen dat andere virussen polymerasen hebben die net zo werken als die van het influenzavirus, zoals Hantavirus en het lymfocytische choriomeningitis-virus en dat de medicijnmoleculen ontworpen voor influenza daarom ook potentieel kunnen worden gebruikt om virussen als deze te behandelen.
Geschreven door Grace Rattue