Для лечения инфекций, вызванных вирусом Эбола, исследователи внимательно изучают ключевую часть вируса: полимеразу.
Полимераза — это вирусный белок , который управляет тем, как вирус Эбола реплицирует свой геном при заражении новых хозяев. Лекарства, нацеленные на полимеразу, потенциально могут лечить инфекции, вызванные вирусом Эбола, и спасать жизни.
Теперь ученые из Института иммунологии Ла-Хойи (LJI) и Scripps Research нашли многообещающую стратегию остановки полимеразы вируса Эбола. Исследователи обнаружили, что полимераза вируса Эбола захватывает клеточный белок, называемый GSPT1. Их исследование показывает, что экспериментальный препарат , нацеленный на деградацию GSPT1, также может остановить заражение вирусом Эбола в клетках человека .
«Чтобы нацелиться на вирус, нам нужно знать, какие инструменты он использует», — говорит президент и главный исполнительный директор LJI Эрика Оллманн Сапфир, доктор философии, которая совместно с профессором Scripps Research Хуаном Карлосом Де Ла Торре, доктором философии, руководила исследованием Cell Reports . доктор медицинских наук и Техасского медицинского отделения (UTMB) профессора Александра Букреева, доктора медицинских наук.
Проблемы с полимеразой Эбола
Многие вирусы кодируют собственную полимеразу. На самом деле, противовирусные препараты, предназначенные для лечения таких вирусов, как гепатит С (Софосбувир/СОВАЛЬДИ → ), блокируют вирусную полимеразу.
Но нацелиться на полимеразу вируса Эбола оказалось непросто. Еще в 2018 году исследователи протестировали противовирусный кандидат широкого спектра действия под названием ремдесивир/ВЕКЛУРИ → , который действует как нуклеотидная приманка, чтобы встроиться в геном вирусной РНК и остановить вирусную полимеразу. К сожалению, в клиническом испытании фазы 3 лечение ремдесивиром не повлияло на смертность пациентов с болезнью, вызванной вирусом Эбола.
Основная проблема при разработке лекарств непосредственно против полимеразы вируса Эбола заключается в том, что ученые не определили ее атомную структуру. Без этой информации исследователи не могут двигаться вперед в разработке структурных препаратов.
Для нового исследования Фанг и ее коллеги попробовали новую стратегию. Вместо прямого воздействия на полимеразу вируса Эбола исследователи стремились воздействовать на клеточные белки, критически важные для функционирования вирусной полимеразы.
«Мы пытались определить популяцию клеточных белков, которые взаимодействуют с этим важным механизмом, кодируемым вирусом», — говорит Фанг.
Ловля полимеразы в действии
Команда обнаружила, что полимераза успешно выжидает в клетках-хозяевах.
В начале инфекции оказывается, что клеточные белки хозяина находятся в режиме защиты от полимеразы вируса Эбола и вирусного генетического материала. «Это создает дополнительные препятствия для полимеразы», — говорит Фанг. «Полимераза перемещается через эту враждебную сложную внутриклеточную среду, сосредотачиваясь на своей основной задаче: создавать многочисленные копии вирусных геномов и мРНК».
Команда обнаружила два клеточных белка, называемых GSPT1 и UPF1, которые взаимодействуют с полимеразой вируса Эбола и ограничивают вирус Эбола на ранней стадии инфекции. Иммунная система дает отпор.
Но затем происходит поворот сюжета. Позже при инфекции полимераза вируса Эбола закрепляется в клетках, захватывая подмножество клеточных белков из линии противовирусной защиты хозяина, чтобы способствовать репликации вируса. «К нашему удивлению, вирус Эбола может обойти ограничение хозяина, наложенное GSPT1 и UPF1», — говорит Фанг.
Исследователи обнаружили, что полимераза вируса Эбола использует белок хозяина GSPT1 для позитивной регуляции вирусной транскрипции — процесса, который вирус использует для преобразования своего генетического материала в инструкции для создания вирусных белков.
«Вы можете представить себе, что GSPT1 действует как знак остановки, сообщая полимеразе об остановке точно на каждом пересечении. Без знака остановки вирусная транскрипция больше не следует правильному порядку, что оказывает негативное влияние на производство вирусного белка », — говорит Фанг.
«Мы не ожидали увидеть это», — говорит Фанг. «Вирус захватывает этот белок и заставляет его делать что-то отличное от его обычной работы в клетках. Насколько нам известно, это первый случай, когда GSPT1 был связан с вирусной инфекцией».
Это понимание стало возможным благодаря ферменту под названием split-TurboID, который представляет собой биотинлигазу, разработанную в лаборатории профессора Стэнфордского университета Элис Тинг, доктора философии. Этот особый фермент после слияния с полимеразой вируса Эбола позволяет полимеразе добавлять молекулярную метку к любому другому белку, с которым она взаимодействует. Выуживая белки, содержащие эту уникальную метку, исследователи смогли наметить сложную серию взаимодействий полимеразы вируса Эбола с белком-хозяином.
Новый способ противодействия заражению вирусом Эбола
Исследователи хотели посмотреть, смогут ли они воздействовать на GSPT1, чтобы подавить инфекцию Эбола. Чтобы проверить это, команда LJI объединилась со своим давним сотрудником, исследовательской группой UTMB под руководством профессора Александра Букреева, доктора философии, которая могла проводить эксперименты с живым вирусом Эбола в исследовательском центре с высокой степенью защиты.
Небольшая молекула CC-90009, первоначально разработанная в качестве лекарственного препарата для лечения пациентов с острым миелоидным лейкозом, нацелена на деградацию GSPT1. Исследователи обнаружили, что обработка инфицированных вирусом Эбола клеток с помощью CC-90009 препятствует активности вирусной полимеразы и ингибирует размножение вируса Эбола. Фанг говорит, что необходимо провести последующие исследования с первичными клеточными линиями и соответствующими моделями животных, чтобы предоставить дополнительные доказательства для повторного использования CC-90009 или аналогичных терапевтических стратегий для лечения болезни, вызванной вирусом Эбола.
«Это исследование показывает, что есть новые цели, к которым мы можем обратиться для лечения инфекции, вызванной вирусом Эбола», — говорит Фанг.
