I 2009 offentliggjorde farma-giganten GlaxoSmithKline en artikel i Antiviral Research, der beskrev et lovende nyt lægemiddel, som forskerne havde undersøgt. Lægemidlet, kaldet GSK983, var et bredspektret antiviralt middel - et lægemiddel, der kunne bekæmpe en række forskellige vira - der syntes at være effektivt mod HPV, mononukleose og mere. Papiret beskrev forbindelsens syntese og virkninger og konkluderede, at det berettigede yderligere undersøgelse. Men underligt nok, ifølge undersøgelsen, havde forskere ikke nogen idé om, hvordan forbindelsen virkede.
Pharma-giganten lægger en masse ressourcer i stoffet; en tilsvarende artikel viser syntese i kg-skalaen, og nogle dyreforsøg blev udført. Derefter ophørte virksomheden stille med sine eksperimenter. GSK983 var blevet forladt.
År gik, men stoffet blev ikke glemt. Da der ikke kom nogen efterfølgende artikler, besluttede en gruppe forskere ved Stanford selv at tackle problemet. ”Det var interessant, at der var en god antiviral, som industrien slags alene, sandsynligvis fordi de ikke kunne forklare handlingsmåden for dette stof, ” siger Jan Carette, der driver et virologilaboratorium ved Stanford School of Medicine. Carette samarbejdede med kolleger fra afdelingerne genetik og kemi om en undersøgelse, der blev offentliggjort i Nature Chemical Biology i marts, som undersøgte GSK983's mekanisme og løste nogle af dens problemer.
Takket være flere nye teknikker kan GSK983 trods alt have en fremtid - en der kan hjælpe læger med at bekæmpe nye sygdomme som Zika uden at skulle gennemgå så meget FDA-bureaukrati. Men GSK983 er kun et lægemiddel, der kun gælder for visse klasser af vira. Det kan være godt, eller det kan blot være en i en række forbindelser i søgen efter bredspektrede antivirale stoffer - og et program med dobbelt genetisk screening, der var banebrydende i denne undersøgelse, kunne være et potent værktøj, der vil fremskynde hele processen.
Hvis du har en bakterieinfektion, skal du gå til lægen, der ordinerer et antibiotikum. Nogle er mere effektive end andre, og andre er bedre egnet til bestemte infektioner, men generelt, hvis du kaster et antibiotikum på en bakterie, vil det rydde infektionen. Ikke så med vira, hvoraf de fleste kræver deres egne målrettede lægemidler eller vacciner. Processen til at udvikle sådanne behandlinger kan strække sig et årti eller mere, på hvilket tidspunkt virussen ofte har udviklet sig og ændret sig.
Dette er grunden til at en bredspektret antiviral kan være så kraftig. At have et lægemiddel (eller et lille antal medikamenter), der kan anvendes i nye epidemier som Zika, såvel som sjældne sygdomme, der ikke tiltrækker opmærksomhed til at garantere specifikke lægemidler, ville være enormt vigtigt for både farmaceutiske virksomheder og offentlige sundhedsorganisationer, fremskynde den globale epidemiske reaktion og redde liv.
Men typisk er antiviral udvikling en smertelig langsom proces. I modsætning til bakterier, der er modtagelige for generelle antibiotika, er det en udfordring at fremstille forbindelser, der vil målrette mod flere vira, fordi den måde, hvorpå vira replikeres, er så varieret, og fordi de er aktive i værtens celler, forklarer Johan Nyets, professor i virologi ved universitetet i Leuven, Belgien, der har gået ind for bredspektret forskning i årtier.
Tempoet i lægemiddeludvikling kan være nøglen til at minimere omfanget af et udbrud. ”Hvis der opstår et nyt patogen, som det var tilfældet med Zika, og du er nødt til at begynde at udvikle medicin på det tidspunkt, hvor denne nye patogen opstår, er du for sent, fordi det tager i gennemsnit 8-10 år, før du har en forbindelse udviklet i laboratoriet til klinisk brug, ”siger Nyets. Når Kongressen diskuterer, hvordan (og hvor meget) man skal finansiere Zika-forskning, falder vi længere og længere bagud.
GSK983 er målrettet mod en klasse af vira, der kaprer en værtscells RNA og bruger denne replikationsmekanisme til at gøre flere vira. At forstyrre denne proces (en teknik kendt som værtsmålretning) er en måde at angribe en infektion på, men fordi enzymerne, som virussen bruger til at kapre værtscellen, er vigtige for værten selv, inkluderer bivirkninger ofte at dræbe eller afstemme selve cellerne, som vi ' prøver igen at beskytte.
Stanford-besætningen mistænkte, at det kan være det, der holdt GSK983 tilbage. I originaldokumentet nævnte forfatterne, at værtsceller undertiden ville dø eller ophøre med at formere sig, når lægemidlet blev administreret. "Udfordringen er at adskille antivirale og vækstinhiberende virkninger, " skrev forfatterne. GlaxoSmithKline har bekræftet, at lægemidlet aldrig gik videre til humane forsøg på grund af toksicitet.
”Vi har virkelig ingen idé om, hvad GSK's planer var for dette stof, hvad deres faktiske fund er, internt, ” siger Michael Bassik, en adjunkt, hvis laboratorium kørte genetiske skærme til Stanford-undersøgelsen. Bassik havde brug for at opdage nøjagtigt, hvilke gener lægemidlet var målrettet mod, så de kunne finde ud af, hvad der dræbte cellerne. For at gøre dette anvendte han en helt ny teknik - eller virkelig to teknikker parallelt: CRISPR og RNA-interferens.
CRISPR er den nyeste genredigeringsteknologi, du bruger ved hjælp af et protein til at splitte eller i dette tilfælde skære genetisk information ud. Det er ikke så simpelt som at skifte til en switch, men processen slukker effektivt genene ad gangen for at se, hvilken ændring af stoffets adfærd.
RNA-interferens introducerer på den anden side et stykke RNA-data, der, når de transkriberes, undertrykker genvirkning snarere end at lukke dem helt af. Fordi dette ændrer genernes funktion snarere end at ødelægge dem, opretholder de nogle af deres handlinger. Teknikken genererer således data om essentielle gener, der, hvis de blev slået helt ud, ville dræbe cellen.
Hver teknik finder et andet sæt gener; ved at henvise til dem, var Stanford-teamet i stand til at isolere sandsynlige mål - det vil sige de gener (og de enzymer, de producerer), som lægemidlet påvirker.
"Pointen med dette papir er at sige, du får ved at udføre disse to strategier parallelt et meget mere omfattende billede af systemets biologi, og i dette tilfælde biologien for den måde dette narkotika fungerer på, " siger Bassik.
Hvad det viste var dette: GSK983 fungerer som en interferon - det blokerer for et enzym kaldet DHODH, der bruges i replikation. (Dette var faktisk også GlaxoSmithKline's gæt.) Uden dette enzym kan hverken den RNA-baserede virus eller den DNA-baserede celle replikere. Denne indsigt giver forskerne en bedre forståelse af, hvordan man kan udnytte forbindelsen til at bekæmpe denne slags vira uden at dræbe cellerne, de prøver at redde.
Dette efterlader stadig problemet med toksicitet. Men ved at vide, hvilket enzym der var blokeret, var Stanford-teamet i stand til kun at gendanne DNA-replikationen ved at tilføje en forbindelse, der kaldes deoxycytidin, og således vendte toksicitet men ikke antiviral aktivitet. De demonstrerede dens effektivitet med dengue, siger Carette, og de næste trin inkluderer at teste det på Zika.
Dette blev kun testet in vitro i undersøgelsen, påpeger Bassik, og in vivo-test er i gang. Det antyder fremtidig potentiale for GSK983, men måske endnu vigtigere viser det, at den dobbelte CRISPR / RNA-skærm kan være nyttig imod en af de største anstødelig opdagelsesblokke. "Du har en række molekyler, du ved ikke, hvad deres mål er, " siger Bassik. "[Hvis] vi kan komme ind med denne teknologi og identificere det egentlige mål, burde det virkelig lette udviklingen af disse stoffer."
GlaxoSmithKline lytter på sin side. "Den fornyede interesse har motiveret os til at se igen på, hvordan vi kan offentliggøre disse data og stille informationerne til rådighed for det videnskabelige samfund, " siger talsmand Kathleen Cuca.
