Celowanie antywirusowe Te „cele” powinny zasadniczo być jak najbardziej odmienne od jakichkolwiek białek lub części białek u ludzi, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo skutków ubocznych. Cele powinny być również wspólne dla wielu szczepów wirusa, a nawet dla różnych gatunków wirusa z tej samej rodziny, aby pojedynczy lek miał szeroką skuteczność. Na przykład badacz może wycelować w krytyczny enzym syntetyzowany przez wirusa, ale nie przez pacjenta, który jest wspólny dla wszystkich szczepów, i zobaczyć, co można zrobić, aby zakłócić jego działanie.
Po zidentyfikowaniu celów , kandydatów na leki można wybrać spośród leków, o których już wiadomo, że mają odpowiednie działanie, lub poprzez faktyczne zaprojektowanie kandydata na poziomie molekularnym za pomocą programu projektowania wspomaganego komputerowo.
Docelowe białka można wytworzyć w laboratorium do testowania z potencjalnymi terapiami poprzez wprowadzenie genu, który syntetyzuje białko docelowe do bakterii lub innych rodzajów komórek. Komórki są następnie hodowane w celu masowej produkcji białka, które można następnie poddać działaniu różnych kandydatów do leczenia i ocenić za pomocą technologii „szybkiego badania przesiewowego”.
Podejścia według etapu cyklu życiowego wirusaEdytuj
Wirusy składają się z genomu, a czasem z kilku enzymów przechowywanych w kapsułce zbudowanej z białka (nazywanej kapsydem), a czasami pokrytej warstwą lipidową (czasami nazywaną „otoczką”). Wirusy nie mogą rozmnażać się samodzielnie i zamiast tego rozmnażają się przez ujarzmienie komórki gospodarza w celu wyprodukowania swoich kopii, tworząc w ten sposób następne pokolenie. wirusy na każdym etapie ich cyklu życiowego. Stwierdzono, że niektóre gatunki grzybów zawierają wiele przeciwwirusowych substancji chemicznych o podobnych efektach synergicznych. Związki izolowane z owocników i filtratów różnych grzybów mają szerokie spektrum działania przeciwwirusowego, ale udana produkcja i dostępność takich związków, jak leki przeciwwirusowe pierwszej linii, jest daleko . Cykle życiowe wirusów różnią się pod względem szczegółów w zależności od typu wirusa, ale wszystkie mają wspólny wzór:
- Przyłączenie do komórki gospodarza.
- Uwalnianie genów wirusa i prawdopodobnie enzymy w komórce gospodarza.
- Replikacja składników wirusowych przy użyciu maszynerii komórki gospodarza.
- Składanie składników wirusa w kompletne cząsteczki wirusa.
- Uwalnianie cząsteczki wirusa do infekowania nowych komórek gospodarza.
Przed wejściem do komórkiEdit
Jedną ze strategii przeciwwirusowych jest zakłócanie zdolności wirusa do infiltracji komórki docelowej. Aby to zrobić, wirus musi przejść przez sekwencję etapów, zaczynając od wiązania się ze specyficzną cząsteczką „receptora” na powierzchni komórki gospodarza, a kończąc na „rozpakowaniu” wirusa wewnątrz komórki i uwolnieniu jego zawartości. Wirusy, które mają otoczkę lipidową, muszą również łączyć swoją otoczkę z komórką docelową lub z pęcherzykiem, który transportuje je do komórki, zanim zdążą się odsłonić.
Ten etap replikacji wirusa można zahamować na dwa sposoby:
- Używanie środków naśladujących białko związane z wirusem (VAP) i wiążących się z receptorami komórkowymi. Może to obejmować przeciwciała antyidiotypowe VAP, naturalne ligandy receptora i przeciwciała przeciw receptorowi.
- Używanie środków naśladujących receptor komórkowy i wiążących się z VAP. Obejmuje to przeciwciała anty-VAP, receptorowe przeciwciała antyidiotypowe, obce receptory i syntetyczne imitacje receptorów.
Ta strategia projektowania leków może być bardzo kosztowna, a ponieważ proces generowania antyidiotypowego przeciwciała są częściowo metodą prób i błędów, może to być stosunkowo powolny proces, dopóki nie zostanie wyprodukowana odpowiednia cząsteczka.
Inhibitor wejściaEdytuj
Bardzo wczesnym etapem infekcji wirusowej jest wejście wirusa, gdy wirus przyłącza się do komórki gospodarza i wnika do niej. Wiele leków „hamujących wejście” lub „blokujących wejście” jest opracowywanych w celu zwalczania HIV. HIV najsilniej atakuje białe krwinki układu odpornościowego, znane jako „pomocnicze limfocyty T” i identyfikuje te komórki docelowe za pomocą receptorów powierzchniowych komórek T oznaczonych jako „CD4” i „CCR5”. Próby zakłócenia wiązania wirusa HIV z komórkami Receptor CD4 nie zdołał powstrzymać HIV przed infekowaniem pomocniczych limfocytów T, ale trwają badania nad próbami zakłócania wiązania wirusa HIV z receptorem CCR5 w nadziei, że będzie bardziej skuteczny.
HIV zakaża komórkę poprzez fuzja z błoną komórkową, która wymaga dwóch różnych molekularnych uczestników, CD4 i receptora chemokin (różniących się w zależności od typu komórki). Podejścia do blokowania tej fuzji wirusa / komórki okazały się obiecujące w zapobieganiu przedostawaniu się wirusa do komórki.Co najmniej jeden z tych inhibitorów wejścia – biomimetyczny peptyd o nazwie Enfuvirtide lub nazwa handlowa Fuzeon – uzyskał aprobatę FDA i jest używany od jakiegoś czasu. Potencjalnie jedną z korzyści wynikających ze stosowania skutecznego środka blokującego lub hamującego wjazd jest to, że potencjalnie może on nie tylko zapobiegać rozprzestrzenianiu się wirusa w obrębie zakażonej osoby, ale także przenoszeniu się z osoby zakażonej na niezainfekowaną.
Jedną z możliwych zalet podejścia terapeutycznego polegającego na blokowaniu wnikania wirusa (w przeciwieństwie do obecnie dominującego podejścia polegającego na hamowaniu enzymów wirusowych) jest to, że może się okazać, że wirusowi trudniej jest rozwinąć oporność na tę terapię niż wirusowi zmutować lub rozwinąć jego protokoły enzymatyczne.
Inhibitor niepowlekania Te środki działają na penetrację i usuwanie powłoki.
Pleconaril działa przeciwko rinowirusom, które powodują przeziębienie, blokując kieszonkę na powierzchni wirusa, która kontroluje proces usuwania powłoki. Ta kieszeń jest podobna w większości szczepów rinowirusów i enterowirusów, które mogą powodować biegunkę, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zapalenie spojówek i zapalenie mózgu.
Niektórzy naukowcy twierdzą, że szczepionka przeciwko rinowirusom, głównej przyczynie przeziębienia Szczepionki, które łączą w sobie dziesiątki odmian rinowirusów jednocześnie, skutecznie stymulują przeciwwirusowe przeciwciała u myszy i małp, jak donoszą naukowcy w Nature Communications w 2016 roku. zimno; inne wirusy, takie jak syncytialny wirus oddechowy, wirus paragrypy i adenowirusy również mogą je powodować. Rinowirusy również nasilają ataki astmy. Chociaż rinowirusy występują w wielu odmianach, nie dryfują w takim samym stopniu, jak wirusy grypy. Mieszanka 50 typów inaktywowanych rinowirusów powinna być w stanie do pewnego stopnia stymulować przeciwciała neutralizujące przeciwko wszystkim z nich.
Podczas syntezy wirusówEdytuj
Drugim podejściem jest ukierunkowanie na procesy syntezy wirusa po ataku wirusa na komórkę.
Odwrotna transkrypcjaEdit
Jednym ze sposobów jest opracowanie nukleotydów lub analogów nukleozydów, które wyglądają jak budulec RNA lub DNA, ale dezaktywują enzymy, które syntetyzują RNA lub DNA po włączeniu analogu. To podejście jest częściej związane z hamowaniem odwrotnej transkryptazy (RNA do DNA) niż z „normalną” transkryptazą (DNA do RNA).
Pierwszy skuteczny lek przeciwwirusowy, acyklowir, jest analogiem nukleozydu i jest skuteczny przeciwko infekcjom herpeswirusowym. Zydowudyna (AZT), pierwszy lek przeciwwirusowy, który został zatwierdzony do leczenia HIV, jest również analogiem nukleozydów.
Lepsza wiedza na temat działania odwrotnej transkryptazy doprowadziła do opracowania lepszych analogów nukleozydów do leczenia zakażeń HIV. Jeden z tych leków, lamiwudyna, został zatwierdzony do leczenia wirusowego zapalenia wątroby typu B, który wykorzystuje odwrotną transkryptazę jako część procesu replikacji. Naukowcy poszli dalej i opracowali inhibitory, które nie wyglądają jak nukleozydy, ale nadal mogą blokować odwrotną transkryptazę.
Kolejnym celem rozważanym w przypadku leków przeciwwirusowych HIV jest RNaza H – składnik odwrotnej transkryptazy, która rozszczepia syntetyzowaną DNA z oryginalnego wirusowego RNA.
IntegraseEdit
Innym celem jest integraza, która integruje zsyntetyzowany DNA z genomem komórki gospodarza.
TranscriptionEdit
Gdy genom wirusa zacznie działać w komórce gospodarza, generuje on cząsteczki informacyjnego RNA (mRNA), które kierują syntezą białek wirusowych. Produkcja mRNA jest inicjowana przez białka znane jako czynniki transkrypcyjne. Obecnie opracowuje się kilka leków antywirusowych, aby blokować przyłączanie się czynników transkrypcyjnych do wirusowego DNA.
Translacja / antysensEdit
Genomika nie tylko pomogła znaleźć cele dla wielu leków przeciwwirusowych, ale także stworzyła podstawę dla zupełnie nowy rodzaj leku, oparty na cząsteczkach „antysensownych”. Są to odcinki DNA lub RNA, które są zaprojektowane jako cząsteczki komplementarne do krytycznych odcinków genomów wirusów, a wiązanie tych segmentów antysensownych z tymi fragmentami docelowymi blokuje działanie tych genomów. Wprowadzono antysensowny lek fosforotionianowy o nazwie fomivirsen, stosowany w leczeniu oportunistycznych infekcji oczu u pacjentów z AIDS wywołanych przez wirusa cytomegalii, a inne antysensowne leki przeciwwirusowe są w trakcie opracowywania. Antysensowny typ strukturalny, który okazał się szczególnie cenny w badaniach, to antysensowny morfolino.
Morpholinooligo były używane do eksperymentalnego tłumienia wielu typów wirusów:
- kaliciwirusy
- flawiwirusy (w tym WNV)
- denga
- HCV
- koronawirusy
Translation / ribozymesEdit
Kolejną techniką antywirusową inspirowaną genomiką jest zestaw leków na rybozymach, czyli enzymach, które rozszczepiają wirusowe RNA lub DNA w wybranych miejscach. W swoim naturalnym przebiegu rybozymy są używane jako część sekwencji wytwarzania wirusa, ale te syntetyczne rybozymy są zaprojektowane do cięcia RNA i DNA w miejscach, które je spowodują.
Rybozym przeciwwirusowy stosowany w leczeniu zapalenia wątroby typu C ma zasugerowano, a rybozymowe leki przeciwwirusowe są opracowywane do zwalczania HIV. Ciekawą odmianą tego pomysłu jest użycie genetycznie zmodyfikowanych komórek, które mogą wytwarzać rybozymy dostosowane do indywidualnych potrzeb. Jest to część szerszych wysiłków mających na celu stworzenie genetycznie zmodyfikowanych komórek, które można wstrzyknąć gospodarzowi w celu zaatakowania patogenów poprzez wytworzenie wyspecjalizowanych białek, które blokują replikację wirusa na różnych etapach cyklu życiowego wirusa.
Przetwarzanie i kierowanie białek
Możliwa jest również interferencja z modyfikacjami potranslacyjnymi lub celowaniem w białka wirusowe w komórce.
Inhibitory proteazyEdytuj
Niektóre wirusy zawierają enzym znany jako proteaza który rozcina łańcuchy białek wirusowych, dzięki czemu można je złożyć w ich ostatecznej konfiguracji. HIV zawiera proteazę, więc przeprowadzono szeroko zakrojone badania w celu znalezienia „inhibitorów proteazy” atakujących HIV na tym etapie jego cyklu życiowego. Inhibitory proteazy stały się dostępne w latach 90. XX wieku i okazały się skuteczne, chociaż mogą powodować niezwykłe skutki uboczne, na przykład powodując gromadzenie się tłuszczu w nietypowych miejscach. Obecnie trwają prace nad ulepszonymi inhibitorami proteazy.
W naturze obserwowano również inhibitory proteazy. Z grzyba Shiitake (Lentinus edodes) wyizolowano inhibitor proteazy. Obecność tego może wyjaśniać odnotowaną przez grzyby Shiitake aktywność przeciwwirusową in vitro.
Celowanie w długą helisę dsRNAEdit
Większość wirusów wytwarza długie helisy dsRNA podczas transkrypcji i replikacji. W przeciwieństwie do tego, niezainfekowany komórki ssaków generalnie wytwarzają helisy dsRNA o mniej niż 24 parach zasad podczas transkrypcji. DRACO (dwuniciowy oligomeryzator kaspazy aktywowany RNA) to grupa eksperymentalnych leków przeciwwirusowych początkowo opracowanych w Massachusetts Institute of Technology. W hodowli komórkowej, DRACO odnotowano szerokie spektrum skuteczności przeciwko wielu zakaźnym wirusom, w tym flawiwirusowi denga, amapari i Tacaribe arenawirusowi, bunyawirusowi Guama, grypie H1N1 i rinowirusowi, a ponadto stwierdzono, że jest skuteczny przeciwko grypie in vivo u odsadzonych myszy. zakażone komórki ssaków, pozostawiając niezakażone komórki w nienaruszonym stanie.DRAACO wpływa na śmierć komórki na jednym z ostatnich etapów apoptozy szlak, w którym kompleksy zawierające wewnątrzkomórkowe cząsteczki sygnalizujące apoptozę wiążą jednocześnie wiele prokaspazy. Prokaspazy aktywują transaktywację poprzez rozszczepienie, aktywują dodatkowe kaspazy w kaskadzie i rozszczepiają różne białka komórkowe, zabijając w ten sposób komórkę.
AssemblyEdit
Rifampicyna działa w fazie składania.
Faza wydaniaEdit
Ostatnim etapem cyklu życiowego wirusa jest uwolnienie kompletnych wirusów z komórki gospodarza. Ten krok również był celem twórców leków antywirusowych. Dwa leki o nazwie zanamivir (Relenza) i oseltamivir (Tamiflu), które zostały niedawno wprowadzone do leczenia grypy, zapobiegają uwalnianiu cząsteczek wirusa poprzez blokowanie cząsteczki zwanej neuraminidazą, która znajduje się na powierzchni wirusów grypy, a także wydaje się być stała szeroki wachlarz szczepów grypy.
Stymulacja układu odpornościowego system odpornościowy organizmu, aby je zaatakować. Niektóre leki przeciwwirusowe tego rodzaju nie koncentrują się na określonym patogenach, zamiast tego stymulują układ odpornościowy do atakowania szeregu patogenów.
Jeden z najbardziej znanych z nich klasą leków są interferony, które hamują syntezę wirusów w zakażonych komórkach. Jedna z postaci ludzkiego interferonu o nazwie „interferon alfa” jest dobrze znana jako część standardowego leczenia zapalenia wątroby typu B i C, a inne interferony są również badane jako terapia na różne choroby.
Bardziej specyficznym podejściem jest synteza przeciwciał, cząsteczek białek, które mogą wiązać się z patogenem i oznaczać go jako atakowany przez inne elementy układu odpornościowego. Gdy naukowcy zidentyfikują konkretny cel patogenu, mogą zsyntetyzować ilości identycznych przeciwciał „monoklonalnych”, aby połączyć ten cel.Obecnie sprzedawany jest lek monoklonalny, który pomaga zwalczać syncytialny wirus oddechowy u niemowląt, a przeciwciała oczyszczone od zakażonych osób są również stosowane w leczeniu zapalenia wątroby typu B.