Antiviralt läkemedel

Antiviralt inriktning Redigera

Den allmänna idén bakom modern antiviral läkemedelsdesign är att identifiera virala proteiner, eller delar av proteiner, som kan inaktiveras. Dessa ”mål” bör i allmänhet vara så olika som proteiner eller delar av proteiner hos människor som möjligt för att minska sannolikheten för biverkningar. Målen bör också vara vanliga i många stammar av ett virus, eller till och med bland olika virusarter i samma familj, så ett enda läkemedel kommer att ha bred effektivitet. Till exempel kan en forskare rikta sig mot ett kritiskt enzym som syntetiserats av viruset, men inte av patienten, som är vanligt över stammar och se vad som kan göras för att störa dess funktion.

När mål har identifierats kan kandidatläkemedel väljas, antingen från läkemedel som redan är kända för att ha lämpliga effekter eller genom att faktiskt designa kandidaten på molekylär nivå med ett datorstödd designprogram.

Målproteinerna kan tillverkas i laboratoriet för testning med kandidatbehandlingar genom att infoga genen som syntetiserar målproteinet i bakterier eller andra typer av celler. Cellerna odlas sedan för massproduktion av proteinet, som sedan kan exponeras för olika behandlingskandidater och utvärderas med ”snabb screening” -teknologier.

Metoder genom virusets livscykelstadium Redigera

Virus består av ett genom och ibland några enzymer lagrade i en kapsel gjord av protein (kallad kapsid) och ibland täckt med ett lipidskikt (ibland kallat ”kuvert”). Virus kan inte reproducera på egen hand och istället sprida sig genom att underkasta en värdcell för att producera kopior av sig själva och därmed producera nästa generation.

Forskare som arbetar med sådana ”rationella läkemedelsdesign” -strategier för att utveckla antivirala medel har försökt att attackera virus i varje steg i deras livscykler. Vissa svamparter har visat sig innehålla flera antivirala kemikalier med liknande synergistiska effekter. Föreningar isolerade från fruktkroppar och filtrat av olika svampar har bredspektrum antivirala aktiviteter, men framgångsrik produktion och tillgänglighet av sådana föreningar som antiviral frontlinje är långt borta . Virala livscykler varierar i sina exakta detaljer beroende på typen av virus, men de delar alla ett allmänt mönster:

1. Bifogning till en värdcell.
2. Frisättning av virala gener och eventuellt enzymer i värdcellen.
3. Replikering av virala komponenter med hjälp av värdcellsmaskineri.
4. Montering av virala komponenter i fullständiga virala partiklar.
5. Frisättning av viruspartiklar för att infektera nya värdceller.

Före cellinmatning Redigera

En antiviral strategi är att störa ett viruss förmåga att infiltrera en målcell. Viruset måste gå igenom en sekvens av steg för att göra detta, börja med att binda till en specifik ”receptormolekyl” på värdcellens yta och sluta med att viruset ”täcker” inuti cellen och släpper ut dess innehåll. Virus som har ett lipidhölje måste också smälta höljet med målcellen eller med en vesikel som transporterar dem in i cellen innan de kan ta av sig.

Detta stadium av viral replikering kan hämmas på två sätt:

1. Använda medel som härmar det virusassocierade proteinet (VAP) och binder till de cellulära receptorerna. Detta kan inkludera VAP-anti-idiotypiska antikroppar, naturliga ligander av receptorn och anti-receptorantikroppar.
2. Använda medel som härmar den cellulära receptorn och binder till VAP. Detta inkluderar anti-VAP-antikroppar, receptor-anti-idiotypiska antikroppar, främmande receptorer och syntetiska receptornas härmar.

Denna strategi för att designa läkemedel kan vara mycket dyr, och eftersom processen att generera anti-idiotypisk antikroppar är delvis försök och fel, det kan vara en relativt långsam process tills en adekvat molekyl produceras.

Entry inhibitorEdit

Ett mycket tidigt stadium av virusinfektion är viral inträde, när virus fäster vid och kommer in i värdcellen. Ett antal ”inträdeshämmande” eller ”inträdesblockerande” läkemedel utvecklas för att bekämpa hiv. HIV riktar sig mest mot immunsystemets vita blodkroppar som kallas ”hjälpar-T-celler” och identifierar dessa målceller genom T-cellytreceptorer betecknade ”CD4” och ”CCR5”. Försök att störa bindningen av HIV med CD4-receptorn har inte lyckats hindra HIV från att infektera hjälpar-T-celler, men forskningen fortsätter med att försöka störa bindningen av HIV till CCR5-receptorn i hopp om att den ska bli mer effektiv.

HIV infekterar en cell genom fusion med cellmembranet, vilket kräver två olika cellulära molekylära deltagare, CD4 och en kemokinreceptor (varierar beroende på celltyp). Metoder för att blockera detta virus / cellfusion har visat ett löfte för att förhindra inträde av viruset i en cell.Åtminstone en av dessa inhämmare – en biomimetisk peptid som heter Enfuvirtide, eller varumärket Fuzeon – har fått FDA-godkännande och har använts under en tid. Potentiellt är en av fördelarna med användningen av ett effektivt inträdesblockerande eller inträdeshämmande medel att det potentiellt inte bara kan förhindra spridningen av viruset inom en infekterad individ utan också spridningen från en infekterad till en oinfekterad individ. / p>

En möjlig fördel med det terapeutiska tillvägagångssättet för att blockera viral inträde (i motsats till det för närvarande dominerande tillvägagångssättet för viral enzyminhibering) är att det kan visa sig svårare för viruset att utveckla resistens mot denna terapi än för viruset för att mutera eller utveckla dess enzymatiska protokoll.

Uncoating inhibitorEdit

Inhibitors of uncoating har också undersökts.

Amantadine och rimantadine har införts för att bekämpa influensa. Dessa agenter verkar på penetration och avdragning.

Pleconaril verkar mot rhinovirus, som orsakar förkylning, genom att blockera en ficka på ytan av viruset som kontrollerar obeläggningsprocessen. Denna ficka liknar i de flesta stammar av rhinovirus och enterovirus, vilket kan orsaka diarré, hjärnhinneinflammation, konjunktivit och encefalit.

Vissa forskare gör fallet att ett vaccin mot rhinovirus, den dominerande orsaken till förkylning. , vacciner som kombinerar dussintals sorter av rhinovirus samtidigt är effektiva för att stimulera antivirala antikroppar hos möss och apor, har forskare rapporterat i Nature Communications 2016.

Rhinovirus är den vanligaste orsaken till den vanliga kall; andra virus såsom respiratoriskt syncytialvirus, parainfluensavirus och adenovirus kan orsaka dem också. Rhinovirus förvärrar också astmaattacker. Även om rhinovirus finns i många sorter, driver de inte i samma grad som influensavirus gör. En blandning av 50 inaktiverade rhinovirustyper borde kunna stimulera neutraliserande antikroppar mot dem i viss utsträckning.

Under virussyntesRedigera

En andra metod är att rikta in sig på de processer som syntetiserar virus komponenter efter att ett virus invaderat en cell.

Omvänd transkription Redigera

Ett sätt att göra detta är att utveckla nukleotid- eller nukleosidanaloger som ser ut som byggstenarna för RNA eller DNA, men inaktiverar enzymer som syntetiserar RNA eller DNA när analogen är inkorporerad. Detta tillvägagångssätt är oftare associerat med inhibering av omvänt transkriptas (RNA till DNA) än med ”normalt” transkriptas (DNA till RNA).

Den första framgångsrika antiviralen, aciklovir, är en nukleosidanalog och är effektiv mot herpesvirusinfektioner. Det första antivirala läkemedlet som godkänns för behandling av HIV, zidovudin (AZT), är också en nukleosidanalog.

En förbättrad kunskap om verkan av omvänd transkriptas har lett till bättre nukleosidanaloger för att behandla HIV-infektioner. Ett av dessa läkemedel, lamivudin, har godkänts för att behandla hepatit B, som använder omvänd transkriptas som en del av replikationsprocessen. Forskare har gått längre och utvecklat hämmare som inte ser ut som nukleosider, men som fortfarande kan blockera omvänd transkriptas.

Ett annat mål som övervägs för HIV-antivirala medel inkluderar RNas H – som är en komponent i omvänd transkriptas som delar upp det syntetiserade DNA från det ursprungliga virala RNA: t.

IntegraseEdit

Ett annat mål är integras, som integrerar det syntetiserade DNA: t i värdcellgenomet.

TranscriptionEdit

När ett virusgenom har fungerat i en värdcell genereras det messenger RNA (mRNA) -molekyler som styr syntesen av virala proteiner. Produktion av mRNA initieras av proteiner som kallas transkriptionsfaktorer. Flera antiviraler är nu utformade för att blockera fästning av transkriptionsfaktorer till viralt DNA.

Translation / antisenseEdit

Genomics har inte bara hjälpt till att hitta mål för många antivirala medel, det har också lagt grunden för en helt ny typ av läkemedel, baserat på ”antisense” -molekyler. Dessa är segment av DNA eller RNA som är utformade som komplementär molekyl till kritiska sektioner av virala genomer, och bindningen av dessa antisense-segment till dessa målsektioner blockerar funktionen av dessa genom. Ett fosforotioat-antisensläkemedel med namnet fomivirsen har introducerats, som används för att behandla opportunistiska ögoninfektioner hos AIDS-patienter orsakade av cytomegalovirus, och andra antisense-antivirala läkemedel är under utveckling. En antisense strukturell typ som har visat sig vara särskilt värdefull i forskning är morfolino antisense.

Morpholino oligos har använts för att experimentellt undertrycka många virala typer:

• caliciviruses
• flavivirus (inklusive WNV)
• dengue
• HCV
• coronavirus

Translation / ribozymesEdit

Ytterligare en antiviral teknik inspirerad av genomik är en uppsättning läkemedelsbaserade på ribozymer, vilka är enzymer som kommer att skära isär RNA eller DNA på utvalda platser. I sin naturliga förlopp används ribozymer som en del av den virala tillverkningssekvensen, men dessa syntetiska ribozymer är utformade för att skära RNA och DNA på platser som kommer att inaktivera dem.

En ribozymantiviral för att hantera hepatit C har föreslagits, och ribozymantiviraler utvecklas för att hantera HIV. En intressant variation av denna idé är användningen av genetiskt modifierade celler som kan producera skräddarsydda ribozymer. Detta är en del av ett bredare försök att skapa genetiskt modifierade celler som kan injiceras i en värd för att attackera patogener genom att generera specialiserade proteiner som blockerar viral replikering i olika faser av den virala livscykeln.

Proteinbearbetning och inriktning Redigera

Interferens med posttranslationella modifieringar eller med inriktning av virala proteiner i cellen är också möjlig.

Proteashämmare Redigera

Vissa virus inkluderar ett enzym som kallas proteas som skär virala proteinkedjor så att de kan monteras i sin slutliga konfiguration. HIV inkluderar ett proteas, och så mycket forskning har utförts för att hitta ”proteashämmare” för att attackera HIV vid den fasen av livscykeln. Proteashämmare blev tillgängliga på 1990-talet och har visat sig vara effektiva, även om de kan ha ovanliga biverkningar, till exempel orsakar att fett byggs upp på ovanliga platser. Förbättrade proteashämmare är nu under utveckling.

Proteashämmare har också sett i naturen. En proteashämmare isolerades från Shiitake-svampen (Lentinus edodes). Förekomsten av detta kan förklara Shiitake-svampens noterade antivirala aktivitet in vitro.

Lång dsRNA-helix targetingEdit

De flesta virus producerar långa dsRNA-spiraler under transkription och replikering. Däremot oinfekterad däggdjursceller producerar vanligtvis dsRNA-helixar på färre än 24 baspar under transkription. DRACO (dubbelsträngat RNA-aktiverat caspasoligomeriserare) är en grupp experimentella antivirala läkemedel som ursprungligen utvecklades vid Massachusetts Institute of Technology. I cellodling rapporterades DRACO ha bredspektrumseffektivitet mot många infektiösa virus, inklusive dengue flavivirus, Amapari och Tacaribe arenavirus, Guama bunyavirus, H1N1 influensa och rhinovirus, och visades dessutom effektivt mot influensa in vivo hos avvänjande möss. Det rapporterades att inducera snabb apoptos selektivt i virus- infekterade däggdjursceller, medan oinfekterade celler lämnas oskadade. DRACO påverkar celldöd via ett av de sista stegen i apoptosen väg där komplex som innehåller intracellulär apoptos-signalmolekyler samtidigt binder flera prokaspaser. Procaspaserna aktiveras via klyvning, aktiverar ytterligare caspaser i kaskaden och klyver en mängd cellulära proteiner, vilket dödar cellen.

AssemblyEdit

Rifampicin verkar vid monteringsfasen.

Release phaseEdit

Det sista steget i ett viruss livscykel är frisättningen av färdiga virus från värdcellen, och detta steg har också riktats av antivirala läkemedelsutvecklare. Två läkemedel med namnet zanamivir (Relenza) och oseltamivir (Tamiflu) som nyligen har införts för att behandla influensa förhindrar frisättning av viruspartiklar genom att blockera en molekyl med namnet neuraminidas som finns på ytan av influensavirus och verkar också vara konstant över en ett brett utbud av influensastammar.

ImmunsystemstimuleringRedigera

I stället för att attackera virus direkt, innebär en andra kategori taktik för att bekämpa virus uppmuntrande kroppens immunförsvar för att attackera dem. Vissa antivirala medel av detta slag fokuserar inte på en specifik patogen, utan stimulerar immunförsvaret att attackera en rad patogener.

En av de mest kända av detta klass av läkemedel är interferoner, som hämmar virussyntes i infekterade celler. En form av humant interferon med namnet ”interferon alfa” är väletablerat som en del av standardbehandlingen för hepatit B och C, och andra interferoner undersöks också som behandlingar för olika sjukdomar.

Ett mer specifikt tillvägagångssätt är att syntetisera antikroppar, proteinmolekyler som kan binda till en patogen och markera den för attack av andra element i immunsystemet. När forskare har identifierat ett visst mål på patogenen kan de syntetisera mängder av identiska ”monoklonala” antikroppar för att koppla upp det målet.Ett monoklonalt läkemedel säljs nu för att bekämpa respiratoriskt syncytialvirus hos spädbarn, och antikroppar som renas från infekterade individer används också som en behandling för hepatit B.