Selamat tinggal dingin: masuknya obat ke dalam kantong virus

Di luar jendela, matahari yang cerah bersinar, udara dipenuhi dengan kelembaban yang hangat, dan angin sejuk yang sejuk memutuskan untuk berlibur, meninggalkan kami pada panas yang terkoyak. Saya ingin mengganti celana jeans saya menjadi celana pendek, laptop ke bola voli, dan kantor ke pantai. Musim panas dikaitkan dengan liburan dan liburan, tetapi kadang-kadang tamu yang biasanya kita harapkan di bulan-bulan musim dingin, yaitu pilek, masuk ke dalam daftar kosong ini. Tidak ada yang lebih buruk untuk suhu ketika suhu udara sekitar 30. Di musim panas, infeksi virus pernapasan akut mengubah seseorang menjadi siput, perlahan-lahan menenun di sepanjang aspal panas, meninggalkan jejak berlendir.

Dapatkah penyelamatan sains membantu kita melawan rhinovirus, Anda bertanya? Tentu saja, mungkin para ilmuwan akan menjawab Anda jika mereka menemukan cara baru untuk berurusan dengan badak / enterovirus yang tersembunyi di “kantung” virus yang sebelumnya belum dijelajahi. Saku macam apa ini, apa yang ingin dimasukkan para ilmuwan ke dalamnya, dan bagaimana ini akan membantu mengalahkan rhinovirus? Kami akan menemukan jawabannya dalam laporan kelompok riset.

Dasar studi

Untuk memulainya, kita dengan cepat mengingat dari apa yang kita miliki ARVI dan apa itu sebenarnya.


Visualisasi rhinovirus.

ARVI, yaitu infeksi virus pernapasan akut, adalah hasil dari aktivitas aktif virus dalam tubuh manusia, yaitu dalam sistem pernapasannya. Virus ini termasuk rhinovirus dari genus enterovirus. Salah satu fitur struktural utama rhinovirus adalah virion terbuka, yaitu partikel virus tanpa cangkang.

Pada manusia, rhinovirus menyebabkan peradangan pada saluran pernapasan bagian atas, karena mereka lebih suka berkembang biak di dalam selaput lendir yang menutupi nasofaring. Gejala dalam kasus infeksi cukup standar dan akrab bagi semua orang - suhu, pilek, sakit di laring. Dengan tidak adanya pengobatan dan respons imun tubuh yang menurun, infeksi virus pernapasan akut dapat berkembang menjadi bronkitis, sinusitis, atau otitis media.

Bisakah rhinovirus dirawat dan / atau divaksinasi? Secara teoritis mungkin, tetapi hampir tidak mungkin, karena jumlah varian serologis patogen sangat besar. Infeksi rhinovirus diobati dengan meringankan gejalanya, dan virus itu sendiri mengalahkan sistem kekebalan tubuh.

Jika kita berbicara tentang pengobatan infeksi virus seperti itu, maka ada baiknya memahami proses membunuh virus itu sendiri. Sebagai aturan, ini dilakukan dengan memasukkan obat ke dalamnya, secara kasar. Saat ini, inhibitor yang paling banyak dipelajari adalah pengikat kapsid, yang ditempatkan di kantong hidrofobik kapsid virus.

Dalam studi yang kami pertimbangkan saat ini, para ilmuwan telah mengidentifikasi kantong yang sebelumnya tidak diketahui yang dibentuk oleh protein virus VP1 dan VP3 dan merupakan fitur umum untuk berbagai jenis virus entero-rhino. Pengenalan obat ke dalam saku ini akan menstabilkan wilayah kunci virion, yang akan mencegah ekspansi konformasi yang diperlukan untuk pelepasan RNA virus. Karena itu, jangan ingus, batuk dan demam. Setuju, kedengarannya sangat menginspirasi.

Hasil penelitian

Gambar No. 1

Para ilmuwan telah menemukan bahwa senyawa 17 ( 1a ), yang merupakan turunan dari benzenesulfonamide, adalah inhibitor kuat untuk strain B3 dari virus Coxsackie. Konsentrasi efektif setengah maksimum (EC50) adalah 0,7 ± 0,1 μM ( 1b ).

Senyawa 17 juga menghambat replikasi CVB1 dan CVB6, menunjukkan aktivitas moderat terhadap virus CVB4, CVB5 dan Coxsackie A9 (CVA9), tetapi tidak bereaksi terhadap CVB2 bahkan pada konsentrasi pengujian tertinggi ( 1b ). Juga, senyawa ini tidak dihambat dalam CVA16 dan EVA71 (grup EV-A), CVA21 dan PV1 (grup EV-C), EVD68 (grup EV-D) dan rhinovirus B14 (RVB14, RV-B).

Aktivitas antivirus senyawa 17 dikonfirmasi lebih lanjut dalam analisis viral load, di mana ia mengurangi cara tergantung dosis dalam pembentukan RNA virus CVB3 dan CVB3 dengan nilai EC50 masing-masing 0,4 ± 0,01 μM dan 1,1 ± 0,3 μM ( 1 s ).

Senyawa 17, seperti pleconaril (obat antivirus), menargetkan replikasi CVB3 pada tahap awal siklus virus. Dalam kasus pengenalan senyawa 17, 2 jam setelah infeksi, aktivitas antivirus sangat berkurang ( 1d ).

Para ilmuwan mengingatkan kita bahwa inhibitor enterovirus tahap awal (mis. Pleconaril) berinteraksi dengan kapsid virus dan meningkatkan resistansi mereka terhadap inaktivasi termal. Senyawa 17 meningkatkan stabilitas termal CVB3 sebesar 1,5 pada suhu 46 ° C dan 2,1 pada 49 ° C ( 1e ).

Jika senyawa 17 dan pleconaril dikombinasikan, maka aktivitas antivirus sinergis akan diamati. Artinya, kedua zat ini memiliki mekanisme aksi antivirus yang berbeda ( 1f ).

Data pengamatan memungkinkan kami untuk menyimpulkan bahwa senyawa 17 sangat cocok untuk tes terkait dengan saku yang terdeteksi dalam kapsid virus.

Untuk lebih mempertimbangkan proses interaksi senyawa 17 dan CVB3 kapsid virus, para ilmuwan melakukan mikroskop cryoelectronic.


Gambar No. 2

Rantai samping protein kapsid mudah diidentifikasi, dan model homologi Nancy CVB3 dapat dengan mudah masuk ke dalam peta segel. Selain itu, strain cryo-EM dari Nancy menunjukkan kurangnya pemadatan faktor lipid dalam kantong hidrofobik VP1. Namun, analisis perbedaan mengungkapkan pemadatan tambahan, yang dapat dikaitkan dengan model atom senyawa 17 ( 2a , 2c ).

Seperti dapat dilihat pada gambar 2b, senyawa memiliki bentuk-L dengan bahu panjang dan pendek, yang memungkinkan untuk "docking" dengan koneksi 17. Simulasi menunjukkan bahwa koneksi 17 terhubung di saku dengan menggunakan dua blok VP1 dan satu blok VP3 pada antarmuka protoprotomer. Karena jenis simetri virus icosahedral, mungkin ada 60 daerah seperti itu dalam satu caspid ( 2c ).

Wilayah yang dipertimbangkan terletak pada jarak 16 Å dari kantong hidrofobik yang menjadi tujuan pleconaril. Dengan demikian, senyawa 17 tidak bekerja di tempat yang sama dengan pleconaril, yaitu tanpa mengganggu aktivitas antivirusnya, tetapi menambahkannya.

Para ilmuwan telah mensimulasikan interaksi dalam protein, antarmuka, struktur dan senyawa, yang menunjukkan residu VP1 (73, 75-78, 155–157.159–160, 219 dan 234) dan VP3 (233–236), yang membentuk saku ( 2d dan 2e ) .

Analisis konservasi residu saku ini dalam 56 sekuens asam amino CVB3 menunjukkan bahwa 7 dari 16 benar-benar diawetkan (mis., Ada senyawa 17 di dalam), dan sekitar 14 residu menunjukkan hasil konservasi 97%. Pelestarian saku juga terjadi pada semua enterovirus kelompok B.

Namun, tidak semua virus begitu mudah rentan terhadap penghambatan oleh senyawa 17. Oleh karena itu, perlu dipahami apa yang membuatnya begitu resisten. Untuk melakukan ini, para ilmuwan melakukan seleksi klon, menyoroti 4 mutasi resistensi. Tiga dari empat mutasi asam amino terletak di dekat kantong (F76C, E78G dan A98V), dan yang lainnya (D133G) cukup jauh.


Tingkat efek senyawa 17, rupintrivir (3C protease inhibitor) dan TP0219 (senyawa penipis glutation) pada replikasi WT CVB3 dan varian CVB3 termodifikasi.

Para ilmuwan telah menyiapkan 12 mutan CVB3 di klon CVB3 melalui rekayasa balik. Versi VPB1_T77M CVB3 yang bebas glutathione, tahan terhadap senyawa penipis glutathione TP0219, juga dibuat.

Hanya delapan dari 12 mutan yang layak ( 2d ), 7 di antaranya resisten terhadap senyawa 17 dan bereaksi sama terhadap rupintrivir.

Pemeriksaan satu-satunya mutasi tahan jauh dari saku telah menunjukkan bahwa VP1_D133G lebih tahan panas daripada CVB3 Nancy, dan senyawa 17 masih dapat menstabilkannya. Yaitu, VP1_D133G adalah mutasi kompensasi, dan bukan mutasi yang mencegah pengikatan senyawa 17.

Tetapi VP1_T77 terlibat dalam pengikatan glutathione. Analisis menunjukkan bahwa varian glutathione-independent VP1_T77M CVB3 memiliki sensitivitas yang rendah terhadap senyawa 17. Ditemukan juga bahwa glutathione ethyl ester tidak berpengaruh pada aktivitas antivirus senyawa 17 bahkan pada konsentrasi tertinggi yang diuji.

Selanjutnya, para ilmuwan memeriksa tingkat efek potensial senyawa 17 pada pengikatan reseptor virus. Untuk ini, protein dari virus Coxsackie manusia dan reseptor adenovirus (hCAR) yang dihubungkan dalam rantai digunakan. Afinitas pengikatan CVB3 tidak berkurang dengan adanya senyawa 17 bahkan pada konsentrasi tertinggi yang diuji. Selain itu, senyawa 17 aktif terhadap CD55-dependent * enterovirus B (virus E-11).

CD55 (faktor akselerasi dekomposisi komplemen) * - protein membran, inhibitor sistem komplemen.

Data eksperimental juga dikonfirmasi oleh fakta bahwa situs pengikatan reseptor Coxsackie + adenovirus dan CD55 + CVB3 tidak bersinggungan dengan kantong.

Dengan demikian, para ilmuwan telah menemukan bahwa senyawa 17 terintegrasi dengan sempurna ke dalam kantong kapsid dari berbagai virus. Tahap selanjutnya dari penelitian ini adalah untuk memeriksa efektivitas obat yang dimasukkan ke dalam kantong ini.


Gambar No. 3

Selama tes ini, kedua zat yang tersedia secara komersial (senyawa 20-50) dan modifikasi buatan laboratorium - senyawa 51-81 - digunakan.

Pengetahuan tentang aktivitas senyawa 17 memungkinkan untuk mengisolasi karakteristik spesifik yang diperlukan untuk persiapan di masa depan. Para ilmuwan menganalisis informasi dari uji antivirus dan menggunakannya dalam sintesis analog senyawa yang lebih aktif.

Sintesis menghasilkan analog yang aktif terhadap sejumlah enterovirus: EV-B (CVB), EV-C (PV1 dan CVA21), EV-D (EVD68), RV-A (RVA09, RVA59 dan RVA63) dan RV-B ( RVB14) ( 3a ). Sayangnya, tidak ada senyawa yang dibuat aktif terhadap virus EVA (CVA16 dan EVA71).


Senyawa dengan aktivitas potensial maksimum sehubungan dengan virus tertentu.

Di antara semua analog, senyawa 29 dan 48 aktif terhadap semua 6 CVB yang diuji (virus kelompok B Koskashi). Senyawa 48 sepenuhnya menghambat replikasi PV1 pada konsentrasi 144 μM. Senyawa 77 menunjukkan aktivitas antivirus terhadap RV-A dan RV-B.

Seperti terlihat pada gambar No. 3, bentuk molekul baru melengkapi bentuk saku. Para ilmuwan dapat membangun hubungan struktur-sifat yang jelas (struktur kimia molekul dengan aktivitas biologisnya) dari gugus karboksil pada posisi R3, di mana atom hidrogen diperlukan untuk aktivitas antivirus, dan pada posisi R2, di mana gugus hidroksil menunjukkan manfaatnya untuk efek antivirus yang luas. Penataan Cryo-EM menunjukkan bahwa ada saling melengkapi muatan antara R3 dan residu yang dihambat VP1_R234.

Totalitas dari hasil pengujian menunjukkan tingkat implementasi yang cukup tinggi dari senyawa yang diuji dalam kantong virus kapsid dari berbagai kelompok.

Untuk seorang kenalan yang lebih mendetail dengan nuansa penelitian, saya sarankan Anda melihat laporan para ilmuwan (di sini atau di sini )

Epilog

Kesimpulannya, para ilmuwan telah mengidentifikasi kantong-kantong dalam struktur enterovirus yang dapat diisi dengan obat-obatan yang mencegah penyebaran virus atau sepenuhnya menghancurkannya.

Karakter utama adalah senyawa 17 dan analognya yang dimodifikasi, yang menunjukkan tingkat aktivitas yang tinggi terhadap CVB3. Kantong yang diidentifikasi sangat mirip satu sama lain dalam kelompok virus yang berbeda, yang memungkinkan pengembangan lebih lanjut dari obat dengan spektrum aksi yang luas.

Dengan kata lain, virus yang sebelumnya tidak pernah dirawat orang dapat dengan mudah diatasi. Tentu saja, hanya mengandalkan sistem kekebalan tubuh manusia bukanlah ide yang paling masuk akal, mengingat sejumlah penyakit dan kelainan yang dapat mengganggu pekerjaannya, membuka pintu ke tubuh manusia untuk berbagai macam virus. Penelitian dan pengembangan seperti itu sangat penting di zaman kita, mengingat populasi planet ini dan laju urbanisasi. Dan indikator ini sangat mempengaruhi tingkat penyebaran infeksi virus. Selain itu, memiliki obat yang dapat mengatasi virus di root, seseorang tidak perlu berurusan dengan setiap gejala secara individual, yaitu, membeli banyak obat lain (tetes, semprotan, tablet, suspensi, dll, dll).

Para ilmuwan akan melanjutkan pekerjaan mereka, dengan fokus menemukan senyawa yang paling efektif melawan jumlah virus semaksimal mungkin. Kita hanya bisa berharap semoga mereka beruntung dan, sampai mereka menyelesaikan pekerjaan, melawan dingin sendiri.



Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikannya kepada teman-teman Anda, diskon 30% untuk pengguna Habr pada analog unik dari server entry-level yang kami buat untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps dari $ 20 atau bagaimana membagi server? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).

Dell R730xd 2 kali lebih murah? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 199 di Belanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - mulai dari $ 99! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur Bldg. kelas menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?