Naukowcy z University of Wisconsin-Madison przy wykorzystaniu sekwencjonowania genetycznego opracowali trójwymiarowy model słabo opisanego Rhinowirusa C, jednego z patogenów odpowiadających najpopularniejszą chorobę – przeziębienie.
Wyniki prac zespołu kierowanego przez
profesor Ann Palmenberg opublikowano w czasopiśmie Virology.
Dostarczyły one dokładnego modelu kapsydu (białkowej otoczki)
gatunku wirusa przeziębienia, który został opisany dopiero w 2006
roku. Badanie pokazało, jak bardzo różni się on od innych
szczepów. Według profesor Palmenberg opisana przez nią struktura otoczki wyjaśnia większość niepowodzeń podczas testów leków
przeciwirusowych wiążących się do białek kapsydu i skierowanych
przeciwko rinowirusom.
Dwa oblicza przeziębienia: pomiędzy
białkami opłaszczającymi niedawno odkrytego i praktycznie
niezbadanego Rhinovirusa C (po prawej) i powszechnie znanego
Rhinovirusa A (po lewej) występują istotne różnice. Wyjaśnia to,
dlaczego do tej pory nie mamy skutecznego leku na zwykłe
przeziębienie.
Rhinowirus C jest podejrzewany o
wywoływanie ponad połowy dziecięcych przeziębień i może
stanowić zagrożenie w połączeniu z innymi chorobami układu
oddechowego, takimi jak na przykład astma. Wiązany jest też
ciężkimi chorobami dolnych dróg oddechowych. Wraz z wcześniej
opisanymi Rhinowirusami A i B jest odpowiedzialny za miliony
zachorowań rocznie, co w samych Stanach Zjednoczonych przynosi
straty rzędu 40 miliardów dolarów.
Rhinowirusy A i B są od dawna znane
nauce. Dokładny opis (w tym trójwymiarowej struktury) zawdzięczają
temu, że można je łatwo namnażać w warunkach laboratoryjnych.
RV-C jest trudny w hodowli i dlatego pozostawał niezauważony do
roku 2006, kiedy to nowe techniki sekwencjonowania genetycznego i
zastosowanie mikromacierzy DNA pozwoliły odkryć patogen czający
się w ludzkich komórkach, tuż obok doskonale znanych braci.
Ludzkie rinowirusy zostały po raz
pierwszy wyizolowane w roku 1956 przez Winstona H. Price. Obecnie na
podstawie badań genetycznych zostały zakwalifikowane do rodzaju
enterowirusów. Są bardzo małe - mają jedynie 30 nanometrów. Ich
materiał genetyczny to pojedyncza nić RNA o długości od 7,2 do
8,5 kpz. Do tej pory opisano ponad 180 różnych serotypów
rinowirusów A, B i C. Dlatego przy obecnym poziomie technologii nie
jest możliwe stworzenie na nie szczepionki. Infekcja przez nie powodowana może być przenoszona zarówno za pomocą aerozoli
(kichanie), jak i przez bezpośredni kontakt fizyczny. W zapobieganiu
infekcji całkiem skuteczny jest interferon-α podawany do
nosa, jednak jego dłuższe przyjmowanie powoduje objawy bardziej
uciążliwe niż samo przeziębienie...
Model wirusa został stworzony in
silico za pomocą zaawansowanych narzędzi bioinformatycznych i
przy wykorzystaniu wyników sekwencjonowania genomów 500 wirusów. W
2009 roku ten sam zespół badawczy brał udział w stworzeniu map
genomowych wszystkich znanych wirusów wywołujących przeziębienie.
Opisanie struktury otoczki zwiększa
prawdopodobieństwo na stworzenie skutecznych leków przeciwko
przeziębieniom. Leki przeciwko wirusom przeziębienia typu A i B są
już opracowane i przechodzą testy kliniczne. Jednak ich ich
efektywność jest obniżona, ponieważ tak są opracowane, aby
pasować do budowy znanych szczepów, która została opisana lata
temu z wykorzystaniem krystalografii rentgenowskiej (jest to technika
do dziś powszednie wykorzystywana do badania struktury cząsteczek).
Elementy budowy kapsydu RV-C odpowiedzialne za wiązanie się do
komórki i omijanie układu odpornościowego różnią się jednak od
gatunków A i B.
Dzięki opisaniu struktury możliwe
jest opracowanie nowego leku przeciwwirusowego. Jak zaznacza Holly
Basta z UW-Madison Institute for Molecular Virology, żaden z
istniejących leków nie działa na RV-C.
Leki przeciwwirusowe działają poprzez
przyczepienie się lub zmodyfikowanie powierzchni patogenu.
Efektywność zależy od dopasowania właściwych elementów
układanki – budowy leku i białek wirusa. Brak trójwymiarowej
struktury RV-C powodował, że firmy farmaceutyczne próbujące
opracować lek na przeziębienie błądziły po omacku – wirus ma
zupełnie inny receptor i miejsce wiązania. Dlatego trzeba opracować
inne rozwiązanie.
PODOBAŁO SIĘ? CHCESZ BYĆ NA BIEŻĄCO Z KOLEJNYMI ARTYKUŁAMI?
Red. Seweryn Frasiński
źródła:
Modeling of the human rhinovirus C capsid suggests a novel topography with insights on receptor preference and immunogenicity. dx.doi.org/10.1016/j.virol.2013.10.006
Engelberg N.C. 2012. Schaechter’s Mechanisms of Microbial Disease, Lippincott Williams & Wilkins