Fakty i opinie

stat

Lek coraz bliżej. Setki naukowców próbują zrozumieć koronawirusa

artykuł czytelnika
Najnowszy artukuł na ten temat

Szpital Dziecięcy Polanki wraca do normalnego trybu pracy

Genom koronawirusa SARS-CoV-2 został szybko sekwencjonowany przez naukowców.
Genom koronawirusa SARS-CoV-2 został szybko sekwencjonowany przez naukowców. fot. 123rf.com/sheeler

Leki na COVID-19 są coraz bliżej chorych, setki naukowców podjęły próbę zrozumienia koronawirusa 2019-nCOV, by umożliwić leczenie choroby powodowanej tym patogenem. - Potencjał wykorzystany przez zespół amerykańskich uczonych daje olbrzymie nadzieje i wysokie prawdopodobieństwo szybkiego opracowania leczenia COVID-19 i, co więcej, innych podobnych schorzeń, z którymi przyjdzie nam się najpewniej zmagać w niedalekiej przyszłości - przekonuje profesor Magdalena Gabig-Cimińska z Pracowni Biologii Molekularnej IBB PANWydziału Biologii, Katedry Biologii i Genetyki Medycznej UG.



Koronawirus SARS-CoV-2, pierwotnie nazwany 2019-nCOV, wywołujący chorobę COVID-19, atakuje komórki w nowatorski sposób. Ponieważ może on mieć mutacje podobne do tych, które mają wirusy HIV czy Ebola, a które istotnie ułatwiają mu wnikanie do komórek ludzkiego organizmu i namnażanie się, stąd mechanizm infekcji obecnego koronawirusa może być znacząco inny i bardziej groźny niż w przypadku SARS-CoV, czyli koronawirusa odpowiedzialnego za zespół ciężkiej ostrej niewydolności oddechowej (SARS) z lat 2002-2003. Zdaniem badaczy wirus wywołujący COVID-19 może mieć wielokrotnie większe możliwości atakowania człowieka niż wirus SARS-CoV.

Genom koronawirusa SARS-CoV-2 został szybko sekwencjonowany przez naukowców. To cząstka RNA, która zawiera ok. 30 tys. nukleotydów stanowiących 15 genów, w tym gen S, który koduje białko znajdujące się na powierzchni otoczki wirusowej. Porównawcze analizy genomowe wykazały, że koronawirus SARS-CoV-2 należy do rodziny Betacoronavirus (podrodziny Coronavirinae, rodziny Coronaviridae w rzędzie Nidovirales) i jest bardzo zbliżony do SARS-CoV, ale - co ciekawe - według najnowszych doniesień również do innego betakoronawirusa - RaTG13, wyizolowanego podobnie jak SARS-CoV z nietoperza z gatunku Rhinolophus. Naukowcy wiedzą, że SARS-CoV, który doprowadził do epidemii SARS, wnikał do komórek, przyłączając się do ludzkiego białka receptorowego ACE2. Wstępne spostrzeżenia w przypadku obecnej pandemii koronawirusa SARS-CoV-2 wskazywały, że tym razem jest podobnie. Białko ACE2 nie występuje jednak u ludzi zdrowych w dużej ilości, co mogło odpowiadać za stosunkowo szybkie wygaśnięcie epidemii SARS, a na całym świecie zakażonych było jedynie przeszło 8 tys. osób, zanotowano nieco więcej niż 700 przypadków śmiertelnych wśród ludzi w 17 krajach. Tym razem jest jednak niestety znacząco inaczej!

Koronawirus - wszystkie informacje z Trójmiasta


Pomimo podobieństw, jak wspomniano wcześniej, zasadniczo uznaje się, że każdy wirus jest inny, podobnie jak leki stosowane w leczeniu chorób, które są powodowane patogennymi mikroorganizmami. Z tego względu nadal brak leku na zwalczenie nowego koronawirusa, który pojawił się pod koniec 2019 roku.

Zajmując się w latach 90. ubiegłego wieku badaniami nad biologią wirusów, zastanawiałam się często, i tak pozostało zresztą do dzisiaj, dlaczego znalezienie słabych punktów na tym polu i opracowanie leku do leczenia choroby zwykle trwa latami. Jednak obecnie nowy koronawirus nie daje światu takiego czasu. W sytuacji gdy większość świata jest zablokowana i miliony osób są zagrożone śmiercią, naukowcy muszą znacznie szybciej znaleźć właściwy lek. Ta sytuacja stawia badaczom wyzwanie i szansę na niesienie pomocy w rozwiązaniu tego wielkiego kryzysu zdrowia publicznego i kryzysu gospodarczego, spowodowanego globalną pandemią patogenu SARS-CoV-2.

Pomimo podobieństw, jak wspomniano wcześniej, zasadniczo uznaje się, że każdy wirus jest inny, podobnie jak leki stosowane w leczeniu chorób, które są powodowane patogennymi mikroorganizmami. Z tego względu nadal brak leku na zwalczenie nowego koronawirusa, który pojawił się pod koniec 2019 roku.
Pomimo podobieństw, jak wspomniano wcześniej, zasadniczo uznaje się, że każdy wirus jest inny, podobnie jak leki stosowane w leczeniu chorób, które są powodowane patogennymi mikroorganizmami. Z tego względu nadal brak leku na zwalczenie nowego koronawirusa, który pojawił się pod koniec 2019 roku. fot. 123rf.com/diamant24

Wirus - ukryty przeciwnik



W porównaniu z komórkami ludzkimi wirusy są bardzo małe i same nie mogą się rozmnażać. Koronawirus ma około 30 białek, podczas gdy komórka ludzka ma ponad 20 tys. Wirus mając ograniczony zestaw narzędzi w postaci własnych kilkudziesięciu białek, sprytnie przełącza ludzkie ciało dla potrzeb własnej propagacji. W ten sposób dąży do podtrzymania swojej egzystencji, co jest możliwe tylko w komórkach człowieka, które to zresztą wykonają za niego całą pracę. Sam w sobie jest jedynie instrukcją, która, gdy zostanie wdrożona, może przynieść duże szkody. Drogi do ludzkich komórek są zwykle zablokowane dla zewnętrznych najeźdźców, ale koronawirus używa własnych białek jako "kluczy-haseł" do otwierania "zamków-drzwi" dla odblokowania i wniknięcia do komórek danej osoby. Co ważne, obecnie nowy wirus posiada ten jedyny, pasujący "klucz-hasło", co stanowi innymi słowy rzadką szczególną umiejętność zainfekowania komórek ludzkich.

Umiejętność tę mógł on nabyć, bo tak długo próbował nowych losowo generowanych haseł, że w końcu mu się udało, albo miał po prostu fuksa. Wirusy są bardzo, ale to bardzo powszechne i często mutują. To oznacza, że często sprawdzają różne "zamki-drzwi" i bez żadnego planu próbują różnych "kluczy-haseł". Najczęściej jednak "klucz-hasło" jest nieprawidłowe i wirusy giną, ale raz na kilka lat udaje im się przełamać naszą barierę. Tak stało się niestety tym razem.

Po wejściu do wnętrza komórki gospodarza wirus wiąże się z białkami komórkowymi, które normalnie wykorzystuje ona do własnych funkcji, zasadniczo przejmując w ten sposób kontrolę nad komórką i przekształcając ją w fabrykę do powielania koronawirusów. Organizm człowieka produkuje w efekcie części potrzebne do stworzenia nowych wirionów - wirusowe kapsydy - oraz otoczki, składa je w całość i uwalnia do ustroju. Uwalnianie odbywa się inną ścieżką niż ta, którą patogen podążał wcześniej, gdy został wpuszczony do środka komórki. Gdy zasoby i mechanika zainfekowanych komórek zostaną przełączone na potrzeby wirusa, aby wytwarzać tysiące i tysiące jego cząstek potomnych, komórki te zaczynają powoli umierać, pogrążając człowieka w chorobie. Wirusy wchodząc do komórki gospodarza, robią to po cichutku, ale kiedy go opuszczają - urządzają bałagan, powodując, że komórki, które uwalniają wyprodukowane przez siebie patogeny, same ulegają bowiem uszkodzeniu lub zniszczeniu. Komórki płucne - pneumocyty - są na to szczególnie podatne, ponieważ produkują duże ilości białek "zamków-drzwi", które SARS- CoV-2 wykorzystuje do wejścia do wnętrza pneumocytów i jego propagacji. Duża liczba umierających komórek płucnych człowieka powoduje objawy ze strony układu oddechowego człowieka związane z chorobą COVID-19.

Obszar walki z koronawirusem obejmuje z jednej strony znajdowanie zupełnie nowych terapeutyków, w postaci szczepionek czy leków antywirusowych. Zamiast jednak próbować stworzyć nowy lek, naukowcy sprawdzają, czy są dziś dostępne jakieś leki, które mogą zakłócić ścieżkę infekcji i zwalczyć koronawirusa. Dzieje się tak z kilku względów, a najważniejszy to taki, że zanim lek zostanie wprowadzony na rynek, mija co najmniej kilka miesięcy, a w przypadku szczepionek zwykle nie mniej niż trzy lata. Zatem nowa szczepionka na COVID-19, która ma się pojawić w rok, to będzie wyjątkowa sytuacja.

Istnieją dwa sposoby walki z koronawirusem. Po pierwsze, leki mogą atakować białka wirusa, uniemożliwiając im wykonywanie zadań, takich jak wchodzenie do komórki gospodarza i kopiowanie wirusowego materiału genetycznego, gdy znajdą się w środku pneumocytu. Tak działa np. remdesivir - będący obecnie w fazie badań klinicznych COVID-19. Problem z tym podejściem polega na tym, że wirusy mutują i zmieniają się w czasie. W przyszłości koronawirus może ewoluować w taki sposób, że lek ten będzie bezużyteczny. Ten wyścig zbrojeń między lekami a wirusami jest powodem, dla którego każdego roku pojawia się potrzeba nowej szczepionki przeciw grypie. Alternatywnie lek może działać, blokując dostęp białka wirusowego służącego interakcji z białkiem ludzkim, którego potrzebuje dla efektywnego namnożenia się. To podejście blokady "zamków" gospodarza - zasadniczo chroniące maszynerię gospodarza - ma dużą zaletę nad pierwszym podejściem opisanym powyżej, tj. wyłączeniem samego wirusa poprzez atakowanie jego białek, ponieważ ludzka komórka nie zmienia się tak szybko. Gdy znajdzie się zatem dobry lek, powinien on dalej działać. Co więcej, może także działać przeciwko innym wirusom.

Czytaj też: Mogą przeprowadzić od 1 tys. do 2 tys. testów na koronawirusa

W obliczu powstałego kryzysu na całym świecie tworzą się mniejsze i większe zespoły naukowe dla stawienia czoła temu wyzwaniu, próbując opracować zarówno szybkie testy diagnostyczne na obecność wirusa (testy przesiewowe), jak i leczenie, nie tylko objawowe, ale również przyczynowe dla COVID-19.

Jedną z takich grup, która stosuje opisane powyżej pierwsze podejście, jest zespół polskich badaczy pod przewodnictwem prof. Marcina Drąga z Politechniki Wrocławskiej, współpracujący z grupą prof. Rolfa Hilgenfelda z Uniwersytetu Lübeck w Niemczech, którym udało się opracować sposób zahamowania działania kluczowego do walki z koronawirusem enzymu wirusowego - proteazy SARS-CoV-2 Mpro (nazywanej takkże 3CLpro).

Inhibicja funkcji tego enzymu natychmiast powoduje, że wirus ginie. Traktując znany od dawna enzym wirusa jako "zamek", badaczom udało się dorobić do niego jeden szczególnie pasujący do niego "klucz", a ponieważ nie są znane ludzkie enzymy - proteazy o podobnej specyficzności, inhibitory tego typu ("klucze"), co bardzo istotne, prawdopodobnie nie będą toksyczne dla organizmu ludzkiego, będą one bowiem szkodzić wirusowi, ale już nie człowiekowi.

Wyniki prac prof. Drąga zostały opublikowane 8 marca br., co stanowi wspaniały gest udostępnienia wyników ciężkich prac całego zespołu dla wszystkich zainteresowanych. Co ciekawe, badacze podkreślają, że prace są kontynuowane i rozszerzone poza obszar poszukiwania nowych inhibitorów typu "klucze" na ścieżkę działań zespołu pod kątem dopasowywania leków i związków bioaktywnych, które aktualnie znajdują się na rynku i są stosowane na schorzenia podobne do COVID-19. Opracowana przez zespół prof. Drąga technologia - Hybrydowa Kombinatoryczna Biblioteka Substratów, HyCoSuL - umożliwia zaprojektowanie i otrzymanie wysoce aktywnych i selektywnych narzędzi chemicznych w postaci substratów, inhibitorów i markerów chemicznych. W tym miejscu należy dodać, że niecałe dwa tygodnie później od prezentacji wyników prof. Drąga, tj. 20 marca br., zespół prof. Rolfa Hilgenfelda, już wspomniany, opublikował strukturę zoptymalizowanego inhibitora dla proteazy wirusa SARS-CoV-2 Mpro, wykazującego znaczący tropizm do płuc, a co szczególnie istotne - przydatnego do podawania drogą wziewną.

Czy będzie lekarstwo na koronawirusa? Ekspert wyjaśnia



Innym zespołem zasługującym na szczególną uwagę, ze względu na całkowicie nowatorski sposób prowadzonych prac badawczych, o którym do tej pory w zasadzie niestety brak informacji w Polsce, jest grupa naukowców z Quantitative Biosciences Institute (QBI) z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco w USA. Uczeni tego zespołu próbują dowiedzieć się, w jaki sposób ten konkretnie wirus atakuje komórki ludzkie, chcąc zastosować alternatywne, wspomniane powyżej podejście blokady "zamków" gospodarza. QBI to zespół 22 laboratoriów, nazwany QCRG, który pracuje w zawrotnym tempie - dosłownie przez całą dobę i na zmianę - siedem dni w tygodniu, mając nadzieję rozbroić wroga, jakim jest koronawirus, poprzez zrozumienie jego działania w komórkach płucnych człowieka. W tym przypadku badacze nie zajmują się stworzeniem nowego leku, lecz sprawdzają, czy są dziś dostępne jakieś terapeutyki, które mogą zakłócić ścieżkę infekcji i zwalczyć koronawirusa. Jak wspomniano, to rozwiązanie - blokowanie białek gospodarza - ma dużą zaletę nad ścieżką wyłączenia samego wirusa poprzez atakowanie jego białek, ponieważ ludzka komórka nie mutuje się tak szybko jak patogen, gdy znajdzie się zatem dobry lek, powinien on działać bardzo efektywnie, co więcej, może także działać przeciwko innym wirusom. Na wyjątkową uwagę zasługuje ponadto fakt pokazujący niemal niespotykany w nauce potencjał zastosowanego przez zespół amerykańskich uczonych narzędzia prac badawczych, co daje olbrzymie nadzieje i wysokie prawdopodobieństwo szybkiego opracowania leczenia COVID-19, co więcej - innych podobnych schorzeń, z którymi przyjdzie nam się najpewniej zmagać w niedalekiej przyszłości.

Istnieje jednak szybki i zasadniczo darmowy sposób: przegląd 20 tys. leków zatwierdzonych przez FDA, które zostały już przetestowane pod kątem bezpieczeństwa. Być może na tej długiej liście znajdują się leki, które mogą zwalczać koronawirusa.
Istnieje jednak szybki i zasadniczo darmowy sposób: przegląd 20 tys. leków zatwierdzonych przez FDA, które zostały już przetestowane pod kątem bezpieczeństwa. Być może na tej długiej liście znajdują się leki, które mogą zwalczać koronawirusa. fot. 123rf.com/Roman Kosolapov

Poznanie planów wroga



Pierwszą rzeczą, którą trzeba zrobić, jest identyfikacja każdej części fabryki stanowiącej komórkę gospodarza, na której reprodukcji opiera się koronawirus. Trzeba dowiedzieć się, jakie białka przejmuje na swoją służbę wirus. Aby to zrobić, warto dokonać "połowów molekularnych" w ludzkich komórkach. Jest to nowatorskie podejście i właśnie takie zastosowali badacze z USA. Zamiast robaka na haczyku używa białek wirusowych z przymocowanymi do nich małymi znacznikami chemicznymi - określanymi jako "przynęta". Umieszcza się te przynęty w hodowanych w laboratorium ludzkich komórkach, a następnie wyciąga je odpowiednio, aby zobaczyć, co złapano. Wszystko, co utknęło, było białkiem ludzkim, które wirus przechwytuje podczas infekcji. W ten sposób udało się już zebrać listę ludzkich białek, których potrzebuje koronawirus. Były to pierwsze wskazówki, których można było użyć do kolejnych połowów.

Kontratak



Gdy otrzymano już listę celów molekularnych, które wirus potrzebuje dla przetrwania, rozpoczął się pościg dla zidentyfikowania znanych związków, które mogą wiązać się z tymi celami i uniemożliwić wirusowi wykorzystanie ich do własnej replikacji i powielenia się. Jeśli związek może zapobiec kopiowaniu się wirusa w ciele gospodarza, infekcja ustaje. Ważny jest jednak fakt, iż nie można przy tym ingerować w procesy komórkowe gospodarza do woli, by nie powodować potencjalnych szkód dla organizmu. Trzeba też upewnić się, że zidentyfikowane leki będą bezpieczne i nietoksyczne dla ludzi.

Stosując tradycyjne techniki, opisane powyżej podejście wymagałoby wieloletnich badań przedklinicznych i prób klinicznych kosztujących miliony dolarów. Istnieje jednak szybki i zasadniczo darmowy sposób: przegląd 20 tys. leków zatwierdzonych przez FDA, które zostały już przetestowane pod kątem bezpieczeństwa. Być może na tej długiej liście znajdują się leki, które mogą zwalczać koronawirusa. Swój udział w tych badaniach obok biologów mają też chemicy i informatycy, którzy wykorzystują ogromną bazę danych, aby dopasować zatwierdzone leki i białka, z którymi wchodzą w interakcje, z białkami z listy powstałej w wyniku opisanego powyżej eksperymentu. Chociaż nie da się przewidzieć, w jaki sposób dany lek może wpłynąć na wirusa, ma on jednak bardzo dużą szansę na zrobienie czegoś w krótkim czasie. Dzięki tego typu testom dowiemy się, czy pomaga on pacjentom. Laboratoria zespołu QCRG, które pracują z żywymi próbkami koronawirusa, sprawdzają, czy wyselekcjonowane leki zapobiegają rozmnażaniu się wirusa.

Czytaj też: Epidemiolog z Oxfordu: Wszyscy od dawna możemy mieć koronawirusa

Komunikaty z pola bitwy



Poprzez taką współpracę ośrodków badawczych można będzie stwierdzić, czy którykolwiek z proponowanych leków działa efektywnie przeciwko zakażeniom SARS-CoV-2. W międzyczasie zespół QBI na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco kontynuuje "połowy" przynętami wirusowymi, znajdując setki dodatkowych ludzkich białek, z którymi współdziała koronawirus. Wkrótce zostaną opublikowane wyniki.

Na tę chwilę bardzo dobra wiadomość jest taka, że do tej pory zespół QBI znalazł 50 istniejących leków, które wiążą zidentyfikowane białka ludzkie. Ta duża liczba sprawia, że będziemy w stanie znaleźć lek/leki do leczenia COVID-19. Jeśli zostanie znaleziony zatwierdzony lek, który choćby spowalnia progresję wirusa, lekarze powinni mieć możliwość szybkiego dostarczenia go pacjentom i ratowania życia.
Co Cię gryzie - artykuł czytelnika to rubryka redagowana przez czytelników, zawierająca ich spostrzeżenia na temat otaczającej nas trójmiejskiej rzeczywistości. Wbrew nazwie nie wszystkie refleksje mają charakter narzekania. Jeśli coś cię gryzie opisz to i zobacz co inni myślą o sprawie.

Opinie (163) 5 zablokowanych

Dodaj opinię

Dodaj opinię

Odpowiedz

STOP Hejt! Przemyśl swoją opinię

Regulamin dodawania opinii

zamknij

Portal trojmiasto.pl nie ponosi odpowiedzialności za treść opinii.