Эбола
                Частицы вируса Эбола (красные) на большей клетке. Кредит: NIAID

В настоящее время нет лекарств для лечения вирусов Эбола, Денге или Зика, которые ежегодно заражают миллионы людей и приводят к тяжелым заболеваниям, врожденным дефектам и даже смерти. Новое исследование Институтов Гладстона и Калифорнийского университета в Сан-Франциско может, наконец, изменить это. Ученые определили ключевые способы, которыми три вируса захватывают клетки организма, и обнаружили, по крайней мере, одно потенциальное лекарственное средство, которое может нарушить этот процесс в клетках человека. Более того, они обнаружили, что вирус Зика может вызывать микроцефалию у детей, первый шаг в разработке способа остановить болезнь.
                                                                                       

Опубликованный в сопутствующих статьях 13 декабря 2018 года, в выпуске научного журнала Cell, исследователи использовали метод, называемый картированием белок-белковых взаимодействий, для исследования трех вирусов. Метод использует клетки человека в лабораторных чашках для создания карты каждой точки контакта между вирусным и человеческим белками.

Ученые, чья работа проводилась под эгидой Инициативы картирования патогенных микроорганизмов, инициированной Институтом количественных биологических наук (QBI) в UCSF, используют эти комплексные карты для нацеливания взаимодействий и пытаются убить инфекцию.

«Мы использовали нашу стратегию систематического межбелкового взаимодействия на Эболе, Денге и Зике, чтобы лучше понять, как эти три очень проблемных вируса захватывают, перестраивают и заражают клетки человека», — сказал лидер двух изучает Невана Крогана, доктора философии, старшего научного сотрудника Института Гладстона, директора QBI в UCSF и профессора клеточной и молекулярной фармакологии в UCSF. «Для меня самое интересное, когда мы видим, как один и тот же человеческий механизм захвачен, казалось бы, очень разными вирусами и разными патогенными белками».

Сравнивая карту одного вируса с другой, исследователи могут найти человеческие белки, которые обычно являются мишенью для нескольких различных вирусов, и которые потенциально могут быть связаны с другими типами заболеваний человека.

Это означает, что воздействие на те человеческие белки, которые можно считать слабыми сторонами человеческой биологии, может быть эффективным при лечении многих различных заболеваний. Например, Кроган и его команда обнаружили, что кандидат в лекарственные препараты, первоначально изученный для лечения рака, может успешно уничтожить инфекцию, вызванную денге и Зика в клетках человека.

Усиление защитных сил организма против лихорадки Эбола

Первое исследование группы, проведенное в сотрудничестве с доктором философии Кристофером Баслером в Университете штата Джорджия, выявило 194 взаимодействия вирус-человек с участием шести белков Эболы. Ученые сосредоточили свое внимание на одной конкретной точке контакта между белком Эбола, называемым VP30, и человеческим белком, называемым RBBP6.

Взаимодействие впервые привлекло их внимание, потому что оно было таким сильным, но RBBP6 оказался особенно интригующим белком, потому что он появился на других картах взаимодействия вирус-белок, что заставило Крогана поверить, что оно играет важную роль в иммунной системе. система.

Оказывается, что RBBP6 имитирует другой белок Эбола, называемый NP. VP30 и NP должны связываться друг с другом, чтобы вирус Эбола мог размножаться. Однако человеческий белок RBBP6 прерывает этот процесс, присоединяясь к VP30. Таким образом, блокируя связь между двумя белками Эбола, RBBP6 эффективно останавливает репликацию вируса.

К их удивлению, исследователи не обнаружили, каким образом вирус атакует хозяина (в данном случае, клетки человека). Скорее, они нашли способ для хозяина отразить вирус.

«Мы часто находим вирусные белки, которые эволюционировали, чтобы имитировать человеческие белки, но здесь все наоборот», — говорит Джиоти Батра, доктор философии, один из первых авторов статьи и постдокторский ученый в Гладстоне, который раньше был в лаборатории Баслера в Университете штата Джорджия. «Похоже, у нашего организма есть естественный способ борьбы с вирусом Эбола, и вирус не смог обойти его. Имейте в виду, у нас все еще нет хороших механизмов для борьбы с Эболой, но без этой защиты вирус был бы даже смертельно. «

Чтобы проверить эту теорию, Батра работал с другим первым автором исследования Джуддом Хультквистом, доктором философии, который проводил исследование в качестве постдокторского стипендиата в лаборатории Крогана в Гладстоне и UCSF и в настоящее время является доцентом в Школе Файнберга Северо-Западного университета. медицины. Вместе они разработали клетки человека, чтобы либо не иметь ни белка RBBP6, ни намного более высоких уровней, чем обычно. Затем они заразили клетки вирусом Эбола. В клетках без защитного белка уровень заражения вырос в пять раз. Но клетки с избытком белка сильно предотвращали заражение вирусом.

Команда Крогана сейчас работает над поиском лекарств, которые могут имитировать действие RBBP6 для борьбы с инфекцией Эбола. «Это ключевое взаимодействие», — сказал Кроган. «Вопрос в том, можем ли мы эффективно управлять им с фармакологической точки зрения, чтобы он имел терапевтическую ценность».

Победа над Денге и Зикой

Во втором документе лаборатория Крогана работала с исследователями в Медицинской школе Икан на горе Синай и в Медицинском колледже Бейлор. Они исследовали связанные вирусы Денге и Зика, которые передаются комарами и вызывают сходные клинические симптомы.

Ученые выдвинули гипотезу, что если два вируса взаимодействуют с человеческими белками одинаковым образом, нацеливание на эти белковые взаимодействия может стать лучшим способом борьбы с инфекциями. Они также нанесли на карту взаимодействия между вирусом Денге и белками комаров, чтобы сравнить его с картами белков человеческого вируса.

«Есть что-то действительно захватывающее в вирусе, который может делать то же самое в двух организмах, человеке и комаре, которые разошлись на протяжении сотен миллионов лет эволюции», — сказал Прия Шах, доктор философии. доцент кафедры химической инженерии и микробиологии и молекулярной генетики в Калифорнийском университете в Дэвисе, которая проводила исследования, когда она была докторантом в Калифорнийском университете в Калифорнии. «Вирус размножается практически одинаково как в клетках человека, так и в клетках комаров. Поэтому, если мы сможем сосредоточиться на общих частях этих клеток, которые используются вирусом, мы могли бы определить потенциально мощную терапевтическую мишень».

Сравнивая три карты, ученые определили одно взаимодействие, которое произошло как с вирусами, так и с двумя видами хозяев: вирусным белком NS4A и белком-хозяином SEC61. Известно, что SEC61 играет критическую роль при некоторых формах рака, и коллега Крогана из UCSF Джек Таунтон, доктор философии, ранее разработал соединения, предназначенные для этих белков в качестве потенциальных противораковых лекарств. Когда соединения были добавлены в клетки человека и комаров, они эффективно уничтожили инфекции Денге и Зика.

«Мы разработали соединение на ранней стадии, которое обладает очень мощным противовирусным действием против клеток Зика и Денге в клетках человека и комаров», — говорит Тонтон, профессор кафедры клеточной и молекулярной фармакологии в UCSF. «Теперь нам нужно настроить молекулу, чтобы оптимизировать ее безопасность и эффективность, прежде чем ее можно будет протестировать на пациентах».

«Вот отличный пример использования соединения, первоначально разработанного для одной болезни, и его использования для воздействия на другую болезнь», — сказал Кроган. «Возвращается к общей картине: просматривая эти наборы данных и болезни, мы можем найти новые связи и инновационные решения».

Понимание того, как Зика вызывает микроцефалию

Хотя Денге и Зика очень похожи, только Зика вызывает разрушительную микроцефалию врожденных дефектов. Итак, в последнем эксперименте группа Крогана искала примеры, где белки Zika взаимодействуют с белками человека, а белки Dengue — нет.

Особенно выделялось взаимодействие между белком Zika NS4A и человеческим белком ANKLE2, что важно для развития мозга. Мутации в ANKLE2 ранее были связаны с наследственной микроцефалией.

Ученые обнаружили, что белок Zika, по-видимому, ингибирует функцию ANKLE2, что в конечном итоге ухудшает развитие мозга и приводит к микроцефалии. Исследователи планируют использовать эти знания, чтобы начать разработку способов нацеливания на ANKLE2 для предотвращения микроцефалии, связанной с Zika.

Поиск совпадений

Эти два исследования дали ученым многообещающие результаты либо для разработки новых методов лечения Эболы, Денге и Зики, либо для перепрофилирования существующих. Ориентируясь на белковые взаимодействия, выявленные в двух исследованиях, особенно на белки человека RBBP6 и SEC61, исследователи смогли уничтожить все три вируса из клеток человека, что стало решающим началом в разработке потенциального лечения заболеваний.

Исследование будет продолжено в рамках Программы исследований вирусных и инфекционных заболеваний BioFulcrum в Гладстоне и Инициативы по картированию патогенных микроорганизмов в UCSF, которая недавно была поддержана центральным грантом от Национального института здравоохранения на 8 миллионов долларов США на финансирование туберкулеза и стафилококка. В рамках двух масштабных исследовательских программ ранее были составлены карты межбелковых взаимодействий для ВИЧ, туберкулеза, вируса гепатита С, вируса герпеса, вируса папилломы человека и хламидиоза.

«Мы начинаем видеть, что белки, захваченные различными вирусами, перекрываются», — сказал Кроган. «Не только это, но и те же самые белки часто мутируют при болезнях с генетическими корнями, таких как рак и аутизм. Чем больше сходства мы можем найти между, казалось бы, не связанными заболеваниями, тем лучше мы можем определить методы лечения для этих разрушительных состояний».

Первое исследование, опубликованное в Cell, озаглавлено «Картирование взаимодействия белков идентифицирует RBBP6 как негативный регулятор репликации вируса Эбола».

Вторая публикация «Сравнительное картирование взаимодействия флавивируса с белком-хозяином раскрывает механизмы патогенеза вируса денге и вируса Зика» была опубликована в том же номере Cell ./p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *