Antivirotikum

Antivirové cílení Upravit

Obecná myšlenka moderního antivirového designu je identifikovat virové proteiny nebo části proteinů, které lze deaktivovat. Tyto „cíle“ by obecně měly být co nejvíce odlišné od jakýchkoli proteinů nebo jejich částí u lidí, aby se snížila pravděpodobnost vedlejších účinků. Cíle by také měly být společné u mnoha kmenů viru nebo dokonce u různých druhů virů ve stejné rodině, takže jediný lék bude mít širokou účinnost. Výzkumník by se například mohl zaměřit na kritický enzym syntetizovaný virem, ale nikoli na pacientovi, který je u všech kmenů běžný, a zjistit, co lze udělat pro zásah do jeho fungování.

Jakmile jsou cíle identifikovány , kandidátské léky lze vybrat, buď z léků, o nichž je již známo, že mají vhodné účinky, nebo skutečným návrhem kandidáta na molekulární úrovni pomocí počítačově podporovaného návrhového programu.

Cílové proteiny lze vyrábět v laboratoři pro testování s kandidátskými léčbami vložením genu, který syntetizuje cílový protein do bakterií nebo jiných druhů buněk. Buňky jsou poté kultivovány pro hromadnou produkci proteinu, který pak může být vystaven různým kandidátům na léčbu a vyhodnocen pomocí technologií „rychlého screeningu“.

Přístupy podle životního cyklu viru stageEdit

Viry se skládají z genomu a někdy několika enzymů uložených v kapsli vyrobené z bílkovin (nazývané kapsida) a někdy pokryté lipidovou vrstvou (někdy nazývanou „obálka“). Viry se samy nemohou rozmnožovat a místo toho se množí tak, že si podmaní hostitelskou buňku, aby vytvořila své vlastní kopie, čímž vytvoří novou generaci.

Výzkumníci, kteří pracují na takových strategiích „racionálního designu léků“ pro vývoj antivirotik, se pokusili zaútočit viry v každé fázi jejich životního cyklu. Bylo zjištěno, že některé druhy hub obsahují více antivirových chemikálií s podobnými synergickými účinky. Sloučeniny izolované z plodnic a filtráty různých hub mají širokospektrální antivirové aktivity, ale úspěšná výroba a dostupnost takových sloučenin jako antivirotik v první linii je daleko. . Virové životní cykly se liší v přesných detailech v závislosti na typu viru, ale všechny mají obecný vzorec:

1. Připojení k hostitelské buňce.
2. Uvolňování virových genů a případně enzymy do hostitelské buňky.
3. Replikace virových složek pomocí mechanismu hostitelských buněk.
4. Shromažďování virových složek do kompletních virových částic.
5. Uvolňování virové částice infikovat nové hostitelské buňky.

Před vstupem do buňkyEdit

Jednou z antivirových strategií je ovlivnění schopnosti viru infiltrovat cílovou buňku. Virus musí za tímto účelem projít řadou kroků, počínaje vazbou na konkrétní molekulu „receptoru“ na povrchu hostitelské buňky a končící „odvinutím“ viru uvnitř buňky a uvolněním jejího obsahu. Viry, které mají lipidovou obálku, musí také spojit svou obálku s cílovou buňkou nebo s vezikulem, který je transportuje do buňky, než se mohou rozbalit.

Tuto fázi virové replikace lze inhibovat dvěma způsoby:

1. Používání látek, které napodobují protein asociovaný s virem (VAP) a váží se na buněčné receptory. To může zahrnovat VAP anti-idiotypové protilátky, přirozené ligandy receptoru a anti-receptorové protilátky.
2. Používání látek, které napodobují buněčný receptor a váží se na VAP. To zahrnuje anti-VAP protilátky, antiidiotypové protilátky receptoru, cizí receptory a syntetické receptory napodobující.

Tato strategie navrhování léků může být velmi nákladná a protože proces generování antiidiotypových protilátek protilátky je částečně pokus a omyl, může to být relativně pomalý proces, dokud se nevytvoří adekvátní molekula.

Entry inhibitorEdit

Velmi ranou fází virové infekce je vstup viru, virus se připojí a vstoupí do hostitelské buňky. V boji proti HIV se vyvíjí řada léků „inhibujících vstup“ nebo „blokujících vstup“. HIV se nejvíce zaměřuje na bílé krvinky imunitního systému známé jako „pomocné T buňky“ a identifikuje tyto cílové buňky prostřednictvím povrchových receptorů T-buněk označených „CD4“ a „CCR5“. Pokusy narušit vazbu HIV s Receptor CD4 nedokázal zastavit HIV v infikování pomocných T buněk, ale výzkum pokračuje v pokusech interferovat s vazbou HIV na receptor CCR5 v naději, že bude účinnější.

HIV infikuje buňku prostřednictvím fúze s buněčnou membránou, která vyžaduje dva různé buněčné molekulární účastníky, CD4 a chemokinový receptor (liší se v závislosti na typu buňky) .Přístupy k blokování této fúze virus / buňka ukázaly určitý příslib při prevenci vstupu viru do buňky.Alespoň jeden z těchto inhibitorů vstupu – biomimetický peptid nazývaný Enfuvirtid nebo značka Fuzeon – získal souhlas FDA a již nějakou dobu se používá. Jednou z výhod použití účinného činidla blokujícího vstup nebo inhibujícího vstup je, že může potenciálně nejen zabránit šíření viru u infikovaného jedince, ale také šíření z infikovaného k neinfikovanému jedinci.

Jednou z možných výhod terapeutického přístupu blokujícího vstup viru (na rozdíl od aktuálně dominantního přístupu inhibice virových enzymů) je, že pro virus může být obtížnější vyvinout rezistenci na tuto terapii než pro virus mutovat nebo vyvíjet své enzymatické protokoly.

Uncoating inhibitorEdit

Byly také zkoumány inhibitory uncoating.

Amantadin a rimantadin byly zavedeny v boji proti chřipce. Tyto látky působí na penetraci a nepotahování.

Pleconaril působí proti rinovirům, které způsobují nachlazení, blokováním kapsy na povrchu viru, který řídí proces potahování. Tato kapsa je podobná u většiny kmenů rhinovirů a enterovirů, které mohou způsobit průjem, meningitidu, konjunktivitidu a encefalitidu.

Někteří vědci tvrdí, že vakcína proti rhinovirům, hlavní příčině běžného nachlazení , je dosažitelné. Vakcíny, které kombinují desítky odrůd rhinoviru najednou, jsou účinné při stimulaci antivirových protilátek u myší a opic, uvedli vědci v Nature Communications v roce 2016.

Rhinoviry jsou nejčastější příčinou běžné Studený; mohou je způsobovat i jiné viry, jako je respirační syncyciální virus, virus parainfluenzy a adenoviry. Rhinoviry také zhoršují astmatické záchvaty. Ačkoli rhinoviry přicházejí v mnoha odrůdách, neunikají ve stejné míře jako chřipkové viry. Směs 50 inaktivovaných typů rhinovirů by měla být schopna do určité míry stimulovat neutralizující protilátky proti všem z nich.

Během virové syntézyEdit

Druhým přístupem je cílení na procesy, které syntetizují virus komponenty poté, co virus napadne buňku.

Reverzní transkripce Upravit

Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je vývoj nukleotidových nebo nukleosidových analogů, které vypadají jako stavební kameny RNA nebo DNA, ale deaktivují enzymy, které syntetizují RNA nebo DNA, jakmile je analog začleněn. Tento přístup je častěji spojován s inhibicí reverzní transkriptázy (RNA na DNA) než s „normální“ transkriptázou (DNA na RNA).

První úspěšný antivirotikum, aciklovir, je nukleosidový analog a je účinný proti herpesvirovým infekcím. První antivirotikum schválené pro léčbu HIV, zidovudin (AZT), je také nukleosidovým analogem.

Lepší znalost působení reverzní transkriptázy vedla k lepším nukleosidovým analogům k léčbě HIV infekcí. Jedno z těchto léků, lamivudin, bylo schváleno k léčbě hepatitidy B, které jako součást procesu replikace používá reverzní transkriptázu. Vědci šli dále a vyvinuli inhibitory, které nevypadají jako nukleosidy, ale stále mohou blokovat reverzní transkriptázu.

Dalším cílem zvažovaným pro antivirotika proti HIV je RNáza H – což je složka reverzní transkriptázy, která štěpí syntetizovanou látku. DNA z původní virové RNA.

IntegraseEdit

Dalším cílem je integráza, která integruje syntetizovanou DNA do genomu hostitelské buňky.

TranscriptionEdit

Jakmile virový genom začne fungovat v hostitelské buňce, generuje molekuly messenger RNA (mRNA), které řídí syntézu virových proteinů. Produkce mRNA je iniciována proteiny známými jako transkripční faktory. Nyní je navrženo několik antivirotik, které blokují připojení transkripčních faktorů k virové DNA.

Translation / antisenseEdit

Genomika nejen pomohla najít cíle pro mnoho antivirotik, ale poskytla základ pro zcela nový typ léku založený na „antisense“ molekulách. Jedná se o segmenty DNA nebo RNA, které jsou navrženy jako komplementární molekuly k kritickým úsekům virových genomů a vazba těchto antisense segmentů k těmto cílovým úsekům blokuje činnost těchto genomů. Bylo zavedeno fosforothioátové antisense léčivo s názvem fomivirsen, používané k léčbě oportunních očních infekcí u pacientů s AIDS způsobených cytomegalovirem a jsou vyvíjeny další antisense antivirotika. Antisense strukturní typ, který se ukázal jako zvláště cenný ve výzkumu, je morfolino antisense.

Morfolinová oliga byla použita k experimentálnímu potlačení mnoha typů virů:

• kaliciviry
• flaviviry (včetně WNV)
• dengue
• HCV
• koronaviry

Překlad / ribozymesEdit

Ještě další antivirovou technikou inspirovanou genomikou je sada léků na bázi na ribozymy, což jsou enzymy, které rozdělí virovou RNA nebo DNA na vybraných místech. Ve svém přirozeném průběhu se ribozymy používají jako součást sekvence pro produkci viru, ale tyto syntetické ribozymy jsou navrženy tak, aby štěpily RNA a DNA na místech, která je deaktivují.

Antivirotikum ribozymu k léčbě hepatitidy C má bylo navrženo a k léčbě HIV se vyvíjejí antivirotika ribozymu. Zajímavou variantou této myšlenky je použití geneticky modifikovaných buněk, které mohou produkovat ribozymy šité na míru. Jedná se o součást širšího úsilí o vytvoření geneticky modifikovaných buněk, které lze injikovat hostiteli za účelem napadení patogenů generováním specializovaných proteinů, které blokují replikaci virů v různých fázích životního cyklu viru.

Zpracování a cílení proteinů Upravit

Rovněž jsou možné interference s posttranslačními modifikacemi nebo se zaměřením na virové proteiny v buňce.

Inhibitory proteázy Upravit

Některé viry zahrnují enzym známý jako proteáza který odděluje řetězce virových proteinů od sebe, aby je bylo možné sestavit do jejich konečné konfigurace. HIV zahrnuje proteázu, a proto byl proveden značný výzkum s cílem nalézt „inhibitory proteázy“ k útoku na HIV v té fázi jeho životního cyklu. Inhibitory proteázy byly k dispozici v 90. letech a ukázaly se jako účinné, i když mohou mít neobvyklé vedlejší účinky, například způsobující hromadění tuku na neobvyklých místech. Vylepšené inhibitory proteázy jsou nyní ve vývoji.

Inhibitory proteázy byly také pozorovány v přírodě. Inhibitor proteázy byl izolován z houby Shiitake (Lentinus edodes). Přítomnost tohoto může vysvětlit zaznamenanou antivirovou aktivitu houby Shiitake in vitro.

Long dsRNA helix targetingEdit

Většina virů produkuje během transkripce a replikace dlouhé helixy dsRNA. Naproti tomu neinfikované savčí buňky obecně produkují během transkripce dsRNA spirály menší než 24 párů bází. DRACO (dvouvláknový RNA aktivovaný kaspázový oligomerizér) je skupina experimentálních antivirových léčiv původně vyvinutých v Massachusetts Institute of Technology. V buněčné kultuře bylo hlášeno, že širokospektrální účinnost proti mnoha infekčním virům, včetně flaviviru dengue, arenaviru Amapari a Tacaribe, guama bunyaviru, chřipce H1N1 a rhinoviru, a byla navíc shledána účinnou proti chřipce in vivo u odstavených myší. Bylo hlášeno, že selektivně indukuje rychlou apoptózu u virů infikované savčí buňky, přičemž neinfikované buňky zůstávají nezraněny. DRACO ovlivňuje buněčnou smrt jedním z posledních kroků v apoptóze cesta, ve které komplexy obsahující intracelulární signální molekuly apoptózy současně vážou více prokaspáz. Prokaspázy se transaktivují štěpením, aktivují další kaspázy v kaskádě a štěpí různé buněčné proteiny, čímž buňku usmrcují.

AssemblyEdit

Rifampicin působí ve fázi sestavování.

Release phaseEdit

Poslední fází životního cyklu viru je uvolnění dokončených virů z hostitelské buňky a na tento krok se zaměřili také vývojáři antivirových léčiv. Dva léky pojmenované zanamivir (Relenza) a oseltamivir (Tamiflu), které byly nedávno zavedeny k léčbě chřipky, zabraňují uvolňování virových částic blokováním molekuly zvané neuraminidáza, která se nachází na povrchu chřipkových virů, a také se zdá být konstantní napříč široká škála kmenů chřipky.

Stimulace imunitního systému Upravit

Spíše než přímý útok na viry, druhá kategorie taktiky boje proti virům zahrnuje podporu imunitní systém těla, aby na ně zaútočil. Některá antivirotika tohoto druhu se nezaměřují na konkrétní patogen, místo toho stimulují imunitní systém k útoku na řadu patogenů.

Jeden z nejznámějších z toho třída léků jsou interferony, které inhibují virovou syntézu v infikovaných buňkách. Jedna forma lidského interferonu s názvem „interferon alfa“ je dobře zavedená jako součást standardní léčby hepatitidy B a C a další interferony jsou také zkoumány jako léčba pro různá onemocnění.

Specifičtějším přístupem je syntéza protilátek, molekul bílkovin, které se mohou vázat na patogen a označit jej pro napadení jinými prvky imunitního systému. Jakmile vědci identifikují konkrétní cíl na patogenu, mohou syntetizovat množství identických „monoklonálních“ protilátek k propojení tohoto cíle.V současné době se prodává monoklonální lék, který pomáhá bojovat s respiračním syncyciálním virem u kojenců, a protilátky vyčištěné od infikovaných jedinců se také používají jako léčba hepatitidy B.