COVID-19 on vauvavirus. Se koostuu vain 29 proteiinista. Tästä huolimatta koronavirus on jo tappanut 80 000 ihmistä ja saanut koko maailman vitsiksi. Lisäksi on hyvin vähän heikkouksia, jotka voidaan hyödyntää. Atlantic kirjoittaa siitä, mitä tutkijat ovat jo oppineet viruksesta ja kuinka he aikovat torjua uutta tautia.
Kaksikymmentäyhdeksän. Tämä on enimmäismäärä proteiineja uuden koronaviruksen arsenaalissa hyökätäkseen ihmisen soluihin. Eli 29 proteiinia vastaan kymmeniä tuhansia proteiineja, jotka muodostavat paljon monimutkaisemman ja hienosti organisoidun ihmiskehon. 29 proteiinia, jotka ovat kaapaneet tarpeeksi soluja tarpeeksi organismeihin tappaakseen yli 80 000 ihmistä ja asettaen maailman pitoon.
Jos COVID-19 voidaan lopettaa (rokotteen, hoidon, lääkkeen avulla), tämä tehdään estämällä tällaiset proteiinit siten, että ne eivät voi vangita, tukahduttaa ja ohittaa ihmisen solumekanismia. Koronavirus, sen säälittävillä 29 proteiineilla, voi tuntua alkeelliselta pieneltä jutulta, mutta se tekee siitä niin vaikeaa taistella. Hänellä on hyvin vähän hyödynnettäviä heikkouksia. Vertailun vuoksi bakteerit voivat sisältää satoja proteiineja.
Tutkijat etsivät löytääkseen haavoittuvuuksia SARS-CoV-2 -koronavirukseen, joka aiheuttaa COVID-19 -taudin, koska sen todettiin aiheuttaneen salaperäisiä keuhkokuumetapauksia Wuhanissa, Kiinassa tammikuussa. Kolmen lyhyen kuukauden aikana laboratoriot ympäri maailmaa pystyivät kohdentamaan yksittäisiä proteiineja, laskemaan ja piirtämään osan rakenteistaan atomin mukaan ennätysajonopeudella. Muut tutkijat tutkivat toipuneiden ihmisten molekyylikirjastoja ja verta etsimässä aineita, jotka voivat sitoutua ja tukahduttaa näitä virusproteiineja tiukasti. Yli 100 hyväksyttyä ja kokeellista lääkettä testataan nyt niiden käyttöä varten COVID-19: tä vastaan. Maaliskuun puolivälissä ensimmäiselle vapaaehtoiselle pistettiin kokeellinen rokote Moderna-yrityksestä.
Ja jotkut tutkijat testaavat, miten nämä 29 proteiinia ovat vuorovaikutuksessa ihmisen solun eri osien kanssa. Tutkimuksen tavoitteena on löytää lääkkeitä, jotka hyökkäävät isännälle, mutta eivät virusta. Tämä tuntuu kaukana viruksen torjunnasta, mutta tällaisten hakujen avulla voit seurata viruksen replikaatiosykliä. Toisin kuin bakteerit, virukset eivät voi kopioida itseään. "Virus käyttää kantajan mekanismeja", sanoo mikrobiologi Adolfo García-Sastre Icahnin lääketieteellisessä koulussa Mount Sinai Medical Centerissä. He huijaavat isäntäsoluja kopioimaan virusgenomit ja tekemään virusproteiinejaan.
Yksi idea on lopettaa tällainen viruksen käskystä aloitettu työ häiritsemättä solun normaalia toimintaa. Täällä on tuskin mahdollista tehdä analogiaa antibiootin kanssa torjuakseen SARS-CoV-2: ta, joka tappaa vieraat bakteerisolut erottamattomasti. "Mielestäni se on enemmän syöpähoitoa", San Franciscon Kalifornian yliopiston farmakologi Kevan Shokat kertoi minulle. Toisin sanoen, voimme puhua villiksi menneiden ihmisen solujen valikoivasta tuhoamisesta. Tämä antaa mahdollisuuden käsitellä lisäkohteita, mutta tämä herättää myös ongelman. Huumeen on paljon helpompaa erottaa ihmisen ja bakteerin välinen ero kuin henkilön ja viruksen saaneen henkilön välillä.
Siten viruslääkkeistä tulee harvoin "ihonhoito", jota antibiootit ovat taistelleet bakteereita vastaan. Esimerkiksi Tamiflu-lääke voi vähentää SARS: n kestoa päivällä tai kahdella, mutta se ei voi parantaa tautia kokonaan. HIV- ja hepatiitti C -lääkkeet on sekoitettava kahden tai kolmen muun lääkkeen kanssa, koska virus voi mutatoitua nopeasti ja tulla resistentiksi. Hyvä uutinen SARS-CoV-2: sta on, että se ei mutatoidu nopeasti virusstandardien avulla. Taudin aikana voit valita muita kohteita hoitoon.
Mainosvideo:
Estä viruksen pääsy soluun
Aloitetaan siitä, missä virus esiintyy. Virus huijataan isäntäsoluun. SARS-CoV-2 peittyy tikkarin kaltaisten proteiinien piikissä. Näiden piikkien kärjet voivat sitoutua ACE2-reseptoriin, jota esiintyy joissakin ihmisen soluissa. Näiden piikkiproteiinien takia koronavirukset ryhmästä, mukaan lukien SARS-CoV-2, MERS-CoV (Lähi-idän hengitysoireyhtymän koronavirus) ja SARS (SARS-virus), saivat nimensä - lopulta ne luovat eräänlaisen kruunun. Nämä kolme koronavirusta ovat niin samanlaisia piikkiproteiiniensa takia, että tutkijat käyttävät strategiaa MERS: n ja SARS: n hoitamiseksi SARS-CoV-2: n torjumiseksi. Modernan rokotteen kliiniset tutkimukset pystyivät aloittamaan niin nopeasti, koska ne perustuvat aiempaan tutkimukseen MERS-proteiinista.
Piikkiproteiini on myös vasta-ainehoidon painopiste. Tällaisia hoitoja voidaan kehittää nopeammin kuin uutta pilleriä, koska tässä tapauksessa kyse on ihmisen immuunijärjestelmän vahvuudesta. Immuunijärjestelmä pakottaa vasta-aineiksi kutsuttuja proteiiniyhdisteitä neutraloimaan vieraita proteiineja, kuten viruksen kantamia. Jotkut amerikkalaiset sairaalat yrittävät verensiirtoa potilaille, joilla on vasta-ainerikas plasma, niiltä, jotka ovat onnistuneesti saaneet sopimuksen COVID-19: stä. Nykyään tutkimusryhmät ja biotekniikkayritykset testaavat myös toipuneiden ihmisten plasmaa vasta-aineiden määrittämiseksi, joita voidaan tuottaa suurina määrinä tehtaissa. Piikkiproteiini on täysin looginen kohde vasta-aineille, koska sitä on paljon viruksen ulkopuolella. Jälleen, samankaltaisuudet SARS-CoV-2: n ja SARS: n välillä ovat tässä hyödyllisiä."Se on niin samanlainen kuin SARS, että meillä oli etumatka ja etumatka", sanoo Defense Manager Research Projects Agency -viraston ohjelmapäällikkö Amy Jenkins, joka rahoittaa neljää eri ryhmää, jotka työskentelevät vasta-ainehoitojen parissa. COVID-19: n hoitoon.
Mutta SARS-CoV-2-virus ei riitä vain kiinnittämään piikkiproteiiniaan reseptoriin päästäkseen solun sisälle. Itse asiassa selkäranka on passiivinen, kunnes se halkeaa kahteen osaan. Virus käyttää toista ihmisen entsyymiä, sanotaan furiini tai TMPRSS2 (dissonantti nimi), joka aktivoi vahingossa piikkiproteiinin. Jotkut kokeelliset lääkkeet on suunniteltu estämään näitä entsyymejä tekemästä tahattomasti viruksen toimintaa. Yksi mahdolli- suus malarialääkehydroksiklorokiinin hypeen, johon Trump kiinnittyy, on juuri tukahduttamalla piikien aktiivisuus.
Kun piikkiproteiini aktivoituu, SARS-CoV-2 sulautuu isäntäsolumembraaniin. Hän injektoi genominsa ja pääsee sisälle.
Häiritse viruksen lisääntymistä
Ihmissolulle SARS-CoV-2: n paljas genomi näyttää olevan erityinen RNA-tyyppi, molekyyli, joka yleensä antaa ohjeita uusien proteiinien valmistamiseksi. Siksi ihmisen solu, joka on kuin uuden tilauksen saanut sotilas, alkaa tottelevasti tuottaa uusia virusproteiineja, ja uusia viruksia ilmestyy.
Replikoituminen on monimutkainen prosessi, johon viruslääkkeet voivat vaikuttaa. "Mukana on monia, monia proteiineja … ja monia potentiaalisia kohteita on syntymässä", sanoo virologi Melanie Ott, joka työskentelee Gladstone Researchissa ja Kalifornian yliopistossa San Franciscossa. Esimerkiksi kokeellinen viruslääke Remdesivir, jolla on kliinisissä tutkimuksissa sen soveltuvuus COVID-19: n hoitamiseen, vaikuttaa virusproteiiniin, joka kopioi RNA: ta, ja sitten genomin kopiointiprosessi on häiriintynyt. Muita virusproteaasiproteiineja tarvitaan vapauttamaan virusproteiinit, jotka on kytketty yhdeksi pitkäksi juosteeksi, jotta ne voivat irrottua ja auttaa virusta replikoitumaan. Ja jotkut proteiinit auttavat modifioimaan ihmisen solun sisävuolia,luomalla siellä kuplia, jotka muuttuvat pieniksi virustehtaiksi. "Replikointimekanismi istuu kirjekuoressa ja sitten yhtäkkiä alkaa tuottaa tonnia virus-RNA: ta ja tekee sen uudestaan ja uudestaan", Marylandin yliopiston lääketieteen koulun virologi Matthew Frieman kertoi minulle.
Sen proteiinien lisäksi, jotka auttavat virusta replikoitumaan, ja piikkiproteiinien, jotka muodostavat koronaviruksen ulkokapselin, SARS-CoV-2: lla on joukko hyvin salaperäisiä "lisäproteiineja", jotka ovat ainutlaatuisia ja ainutlaatuisia tälle virukselle. Jos ymmärrämme, mitä nämä lisäproteiinit tarkoittavat, tutkijat voivat löytää muita tapoja, kuinka SARS-CoV-2 on vuorovaikutuksessa ihmisen solun kanssa, Freeman sanoi. On mahdollista, että lisäproteiinit auttavat virusta jollakin tavalla ohittamaan ihmisen solun luonnollisen viruksenvastaisen puolustuksen. Tässä tapauksessa tämä on toinen mahdollinen kohde huumeelle. "Jos keskeytät tämän prosessin," Freeman sanoi, "voit auttaa soluja tukahduttamaan viruksen."
Jotta immuunijärjestelmä ei epäonnistu
Todennäköisesti viruslääkkeet ovat tehokkaimpia infektion varhaisissa vaiheissa, kun virus on saastuttanut muutamia soluja ja tehnyt itsestään muutaman kopion. "Jos viruslääkkeet annetaan liian myöhään, on vaara, että immuunikomponentit ovat jo menneet siihen mennessä", Ott sanoo. COVID-19: n erityistapauksessa potilaat, jotka ovat vakavasti sairaita ja kokevat parantumattomasti ns. Sytokiinimyrskyä, kun sairaus laukaisee väkivaltaisen ja hallitsemattoman immuunivasteen. Tämä on epäluonnollista, mutta sytokiinimyrsky voi edelleen vaikuttaa keuhkoihin, joskus erittäin vakavasti, koska se aiheuttaa nesteen kertymisen kudoksiin. Stephen Gottschalk, St. Juden lasten tutkimussairaalan immunologi, puhuu tästä. Täten,Toinen tapa taistella COVID-19: ää on kohdistamalla immuunivaste, ei itse virus.
Sytokiinimyrskyä ei tapahdu vain COVID-19: n ja muiden tartuntatautien aikana. Se on mahdollista potilailla, joilla on perinnöllisiä sairauksia, autoimmuunisairauksia, niille, joille on tehty luuytimensiirto. Niitä lääkkeitä, jotka rauhoittavat tällaisten potilaiden immuunijärjestelmää, ohjataan nyt taistelemaan COVID-19: tä kliinisten tutkimusten avulla. Alabaman yliopiston reumatologi Randy Cron suunnittelee pienten tutkimusten tekemistä immunosuppressantista Anakinrasta, jota käytetään tällä hetkellä nivelreuman hoitoon. Myös muita kaupallisesti saatavissa olevia lääkkeitä, kuten tocilitsumabi ja ruksolitinibi, jotka kehitettiin niveltulehduksen ja luuytimen hoitoon, on myös uusittavissa. Virustartunnan torjuminen immuunijärjestelmää tuhoamalla on melko ongelmallista,koska potilaan on päästävä eroon viruksesta samaan aikaan.
Lisäksi, Crohnin mukaan, COVID-19 -taudin tilastot osoittavat, että sytokiinimyrsky tämän taudin aikana on ainutlaatuinen, jopa verrattuna muihin hengitystieinfektioihin, kuten influenssaan. "Se alkaa erittäin nopeasti keuhkoissa", Krohn sanoo. Mutta samalla se vaikuttaa vähemmän muihin elimiin. Tällaisen sytokiini myrskyn biomarkkerit eivät ole niin "erittäin kauheita" kuin tavallisesti, vaikka keuhkoihin kohdistuu vakavia vaikutuksia. Loppujen lopuksi COVID-19 ja tätä tautia aiheuttava virus ovat tieteelle tuntemattomia.
Alkuperäinen tutkimus lääkkeiden luomiseksi COVID-19: lle on keskittynyt olemassa olevien lääkkeiden uudelleensijoittamiseen, koska siten sairaalavuoteessa oleva potilas voi saada jotain nopeammin. Lääkärit tietävät jo niiden sivuvaikutukset, ja yritykset tietävät, miten ne voidaan tuottaa. Mutta nämä uusitut lääkkeet eivät todennäköisesti ole ihmelääke COVID-19: lle, elleivät tutkijat ole uskomattoman onnekkaita. Nämä lääkkeet voivat kuitenkin auttaa potilasta, jolla on lievä taudin muoto, estäen häntä kehittymästä vakavaan muotoon. Tämä vapauttaa yhden hengityslaitteen. "Ajan myötä saavutamme varmasti suurta menestystä, mutta nyt tarvitsemme jotain aloittamista", Garcia-Sastre sanoo.
Sarah Zhang (SARAH ZHANG)