Що робити, якщо препарат COVID-19 вже був на ринку?
Наш співробітник веде нас у серце його лабораторії, де його команда бажає обеззброїти ворога, розуміючи його внутрішню роботу. Хто знає, ліки може вже існувати ?
Ми з колегами стикаємось із унікальним викликом та можливістю: допомогти вирішити цю величезну кризу в галузі охорони здоров’я та економіки, представлену глобальною пандемією COVID-19.
Ми зібрали команду в Інституті кількісних біологічних наук при Університеті Каліфорнії, Сан-Франциско, щоб з’ясувати, як вірус атакує клітини. Але замість того, щоб використовувати зібрану інформацію для створення нового препарату, ми спочатку з’ясовуємо, чи вже немає препаратів, які можуть порушити цей механізм та боротися з коронавірусом. Наразі ми знайшли 27 схвалених Адміністрацією США з питань харчових продуктів та медикаментів, які, як ми сподіваємось, звужуватимуть та пришвидшать пошукові запити.
Команда з 22 лабораторій, яку ми назвали групою QCRG, працює з блискавичною швидкістю: цілодобово (по черзі) і це сім днів на тиждень. подібно до групи розшифровки Enigma під час Другої світової війни, і наша команда також бажає роззброїти ворога, розуміючи його внутрішню роботу.
Коронавірус біологічно простий, але спосіб зараження господаря складний. (Фото: CDC/Ханна Буллок; Азайбі Тамін)
Нечесний суперник
Віруси менші за клітини людини і не можуть розмножуватися самостійно. Коронавірус містить близько 30 білків, тоді як клітина людини - понад 20 000.
Щоб обійти свої обмеження, вірус обертає людський організм проти себе. Шляхи до клітини людини зазвичай блокуються від сторонніх загарбників, але коронавірус використовує свої білки як ключі, щоб відкрити ці "замки" і проникнути в клітини людини.
Потрапляючи всередину, вірус зв’язується з білками, які клітина зазвичай використовує для своїх функцій, бере контроль над клітиною і перетворює її на фабрику коронавірусу. Коли ресурси та механізми заражених клітин реорганізуються, виробляючи тисячі і тисячі вірусів, клітини починають гинути.
Легеневі клітини особливо вразливі, оскільки вони містять велику кількість білка "замка", який SARS-CoV-2 використовує для проникнення в організм. Саме загибель великої кількості легеневих клітин викликає респіраторні симптоми, пов’язані з COVID-19.
Є два способи дати відсіч. По-перше, засоби можуть атакувати білки вірусу, заважаючи їм виконувати такі завдання, як проникнення в клітину або копіювання їх генетичного матеріалу, потрапивши всередину. Ось як працює Ремдезивір, препарат у клінічному випробуванні проти COVID-19.
Проблема цього підходу полягає в тому, що віруси мутують і змінюються з часом. У майбутньому коронавірус міг еволюціонувати таким чином, що препарат цього типу втратив свою ефективність. Ця гонка озброєнь між наркотиками та вірусами, чому щороку потрібна нова вакцина проти грипу.
Першим кроком у пошуку ліків є розуміння вірусу. Jiewei Xu з лабораторії Крогана готує зразки для мас-спектрометра. Фото: Жаклін Фабіус, CC BY-ND
Засіб також може запобігти взаємодії вірусного білка з людським білком, який йому необхідний. Цей підхід - який по суті передбачає захист механізму господаря - має велику перевагу перед вимкненням самого вірусу, оскільки клітина людини змінюється не так сильно. Як тільки ви знайдете ліки, які працюють, його можна використовувати протягом тривалого часу. Це підхід, який ми обрали. Його також можна використовувати проти інших вірусів, що з’являються.
Розкрийте плани ворога
Перше, що довелося зробити нашій групі, - це визначити кожну частину фабрики клітин, на яку розмножується коронавірус. Нам довелося знайти білки, якими вірус контролює.
Для цього команда з моєї лабораторії вирушила на молекулярну риболовлю всередині людських клітин. Замість хробака на гачку вона використовувала вірусні білки з прикріпленими крихітними хімічними маркерами. Ми поклали ці «приманки» в клітини людини, вирощені в лабораторії, а потім вийняли їх, щоб побачити, що ми зловили: це людські білки, які вірус використовує під час зараження.
Станом на 2 березня ми мали частковий список людських білків, необхідних для відтворення коронавірусу. Це були наші перші підказки. Член команди направив повідомлення решті групи: "Перша ітерація, лише три приманки ... наступні п’ять приманок незабаром". Бій тривав.
Після того, як були виявлені перші білкові мішені, нам довелося шукати значну базу даних лікарських засобів FDA на відповідність. (Фото: Alexa Rocourt, CC BY-ND)
Контратака
Коли ми склали список молекулярних цілей, необхідних вірусу для виживання, члени команди поспішили знайти відомі сполуки, які можуть зв'язуватися з цими мішенями і зробити вірус більше не в змозі використовувати його для реплікації. Якщо сполука зупиняє вірус від самокопіювання в організмі людини, зараження припиняється. Але ви не можете втручатися в клітинні процеси, як вам подобається, не ризикуючи нашкодити організму господаря. Наша команда повинна забезпечити безпеку та нетоксичність виявлених сполук.
Зазвичай для цього потрібні роки доклінічних досліджень та клінічних випробувань, які коштували б мільйони доларів. Але є швидкий і практично безкоштовний спосіб обійти проблему: просто подивіться на 20 000 затверджених FDA препаратів, які вже перевірені. Можливо, в цьому величезному списку є деякі, хто може боротися з коронавірусом.
Наші хіміки використовували величезну базу даних, щоб знайти затверджені ліки, які взаємодіють з білками, що входять до нашого списку. Минулого тижня вони виявили 10 кандидатів, включаючи препарат проти раку під назвою JQ1. Хоча ми не можемо передбачити його точний вплив на вірус, він, ймовірно, матиме такий. Тестуючи, ми дізнаємось, чи допомагає ця сполука пацієнтам.
Зіткнувшись із загрозою закриття кордонів по всьому світу, ми негайно відправили коробки з цими 10 препаратами до трьох з небагатьох лабораторій, що працюють із живими зразками коронавірусу: дві в Інституті Пастера в Парижі та одна на горі Синай, штат Нью-Йорк. Станом на 13 березня в клітинах тестували ліки, щоб перевірити, чи не заважають вони вірусу розмножуватися.
Новини з поля бою
Незабаром наша команда дізнається від наших колег із гори Сінай та Інституту Пастера, чи є якийсь із цих препаратів ефективним проти COVID-19. Тим часом ми продовжуємо риболовлю за допомогою вірусної приманки. На сьогодні ми знайшли 332 людські білки, які використовує коронавірус, і є ліки, які взаємодіють з 66 з них. 22 березня ми опублікували результати нашої роботи, які ще не рецензовані, з надією, що лабораторії по всьому світу можуть розпочати випробування цих препаратів, щоб якнайшвидше знайти ліки.
Хороша новина полягає в тому, що наша команда вже знайшла 69 існуючих препаратів, які зв’язуються з виявленими нами людськими білками. З них 27 схвалено FDA, а 42 перебувають у клінічних або доклінічних випробуваннях. Ця велика кількість дає мені надію, що ми знайдемо препарат для лікування COVID-19. Якщо ми знайдемо такий, який схвалений, і навіть якщо він лише уповільнює прогресування вірусу, лікарі повинні мати можливість якомога швидше вводити його пацієнтам, щоб врятувати життя.
Оригінальна версія цієї статті була розміщена на La Conversation.
Вам сподобалась ця стаття ? Під час цієї кризи L’actualité пропонує весь свій вміст безкоштовно, щоб поінформувати якомога більше людей. Більше ніж коли-небудь, важливо підтримати нас, підписавшись (натисніть тут). Дякую !
Ми сортуємо для вилучення необхідного. Переконайтеся, що нічого не пропустите. Новини у вашій поштовій скриньці щодня.