Новые исследования показывают, что новый класс противовирусных препаратов работает, заставляя механизмы репликации вируса приостанавливаться и возвращаться назад, предотвращая эффективную репликацию вируса. Это открытие, ставшее возможным благодаря высокопроизводительной экспериментальной технике под названием «магнитный пинцет», может ускорить разработку и одобрение родственных противовирусных препаратов. 24 октября 2017 года в журнале Cell Reports появилась статья, описывающая исследование международного сотрудничества ученых из Университета штата Пенсильвания, Технологического университета Делфта в Нидерландах, Университета Фридриха-Александра в Германии и Университета Миннесоты.
«Вирусы представляют собой огромную угрозу для глобального общественного здравоохранения», - сказал Крейг Кэмерон, профессор и заведующий кафедрой биохимии и молекулярной биологии семьи Эберли в Пенсильванском университете и автор статьи. «Разработка противовирусных препаратов широкого спектра действия, которые эффективны против многих различных вирусов, жизненно важна для нашей способности предотвращать вспышки или реагировать на них. Мы смогли продемонстрировать механизм недавно разработанного класса противовирусных препаратов, обладающих потенциально широким спектром действия."
По сути, все вирусы, чьи геномы состоят из РНК, а не из ДНК, используют фермент, называемый РНК-зависимой РНК-полимеразой, для экспрессии генов и репликации своего генома, чтобы создавать новые копии самих себя. Поэтому фермент полимераза является привлекательной мишенью для разработки противовирусных препаратов широкого спектра действия.
"Чтобы создать больше вирусов, фермент РНК-полимераза реплицирует геном вируса, включая нуклеотиды - строительные блоки РНК или ДНК, которые состоят из основания и сахара - по одному", сказал Джейми Дж. Арнольд, адъюнкт-профессор Пенсильванского университета и еще один автор статьи. «Для многих противовирусных препаратов альтернативные версии этих строительных блоков разработаны таким образом, что, когда они включаются во время репликации, они каким-то образом нарушают процесс. Чтобы понять механизм разрушения, мы использовали магнитный пинцет, который позволил нам отслеживать развитие сотен отдельных Ферменты РНК-полимеразы в процессе репликации в присутствии противовирусных препаратов."
Магнитный пинцет работает, привязывая один конец сотен отдельных нитей РНК к поверхности и прикрепляя магнитную бусину к другому концу. Затем магнит удерживает нити вертикально, пока исследователи наблюдают за бусинами под микроскопом. По мере того, как РНК-полимераза строит новую РНК, длина нити изменяется, перемещая шарик вверх или вниз. Поскольку они могут отслеживать сотни этих процессов одновременно, исследователи могут создавать наборы данных и разрабатывать надежное статистическое обоснование своих наблюдений.
«Нас особенно интересовал противовирусный препарат под названием T-1106, - сказал Кэмерон. «Он связан с фавипиравиром, который недавно был одобрен в Японии для лечения гриппа, но механизм его действия был неизвестен. Нам удалось показать, что эти противовирусные препараты - новый класс, который изменяет основу строительного блока РНК, а не чем сахар - работают по-новому. В отличие от других известных противовирусных препаратов, которые либо вносят мутации в процесс репликации, либо полностью останавливают его, этот новый класс работает, заставляя фермент РНК-полимеразу приостанавливаться и возвращаться назад. С этим пониманием мы можем начать точно настроить дизайн этих антивирусных препаратов и ускорить процесс их утверждения."