كيف يعمل العلماء على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع في البحث عن الأدوية القديمة التي قد تعالج COVID-19

(معرض صور المعاهد الوطنية للصحة / Flickr / CC BY 1.0)

لماذا لا يوجد لدينا أدوية نعالجها كوفيد -19 وكم من الوقت سيستغرق تطويرها؟ السارس- CoV-2 - ال فيروس كورونا الذي يسبب المرض COVID-19 - جديد تمامًا ويهاجم الخلايا بطريقة جديدة. كل فايروس تختلف وكذلك الأدوية المستخدمة في علاجها.

لهذا السبب لم يكن هناك دواء جاهز للتعامل مع فيروس كورونا الجديد الذي ظهر قبل بضعة أشهر فقط.

كعالم أحياء أنظمة يدرس كيف تتأثر الخلايا الفيروسات أثناء العدوى ، أنا مهتم بشكل خاص بالسؤال الثاني. العثور على نقاط الضعف و عادة ما يستغرق تطوير دواء لعلاج مرض ما سنوات .

لكن فيروس كورونا الجديد لا يمنح العالم هذا النوع من الوقت. مع وجود معظم دول العالم في وضع الإغلاق و تهديد وشيك بحدوث ملايين القتلى ، يحتاج الباحثون إلى إيجاد دواء فعال بشكل أسرع.

لقد قدم هذا الموقف لي ولزملائي التحدي وفرصة العمر: للمساعدة في حل هذه الأزمة الاقتصادية والصحية العامة الهائلة التي يطرحها العالم. جائحة من SARS-CoV-2.

في مواجهة هذه الأزمة ، قمنا بتجميع فريق هنا في معهد العلوم البيولوجية الكمية (QBI) في جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ، لاكتشاف كيف يهاجم الفيروس الخلايا.

ولكن بدلاً من محاولة إنشاء دواء جديد بناءً على هذه المعلومات ، فإننا نتطلع أولاً لمعرفة ما إذا كانت هناك أي أدوية متاحة اليوم يمكنها تعطيل هذه المسارات ومكافحة فيروس كورونا.

فريق مكون من 22 معمل ، التي أطلقنا عليها اسم QCRG ، تعمل بسرعة فائقة - حرفيًا على مدار الساعة وفي نوبات - سبعة أيام في الأسبوع. أتخيل أن هذا ما شعرت به جهود زمن الحرب مثل مجموعة فك الشفرات Enigma خلال الحرب العالمية الثانية ، ويأمل فريقنا بالمثل في نزع سلاح عدونا من خلال فهم طريقة عمله الداخلية.

خصم خفي

بالمقارنة مع الخلايا البشرية ، والفيروسات صغيرة ولا يمكنها التكاثر بمفردها . يحتوي فيروس كورونا على حوالي 30 بروتينًا ، بينما تحتوي الخلية البشرية على أكثر من 20000.

للتغلب على هذه المجموعة المحدودة من الأدوات ، يحول الفيروس بذكاء جسم الإنسان ضد نفسه. عادةً ما تكون المسارات إلى الخلية البشرية مغلقة أمام الغزاة الخارجيين ، لكن الفيروس التاجي يستخدم بروتيناته الخاصة مثل المفاتيح لفتح هذه `` الأقفال '' ودخول خلايا الشخص.

بمجرد دخول الفيروس ، يرتبط بالبروتينات التي تستخدمها الخلية عادة لوظائفها الخاصة ، بشكل أساسي خطف الخلية وتحويلها إلى مصنع لفيروس كورونا . مع إعادة تجهيز موارد وآليات الخلايا المصابة لإنتاج الآلاف والآلاف من الفيروسات ، تبدأ الخلايا في الموت.

تكون خلايا الرئة معرضة بشكل خاص لهذا لأنها تعبر عن كميات كبيرة من بروتين `` القفل '' الذي يستخدمه SARS-CoV-2 للدخول. يتسبب موت عدد كبير من خلايا الرئة لدى الشخص في ظهور أعراض الجهاز التنفسي المرتبطة بـ COVID-19.

هناك طريقتان للرد. أولاً ، يمكن أن تهاجم الأدوية البروتينات الخاصة بالفيروس ، وتمنعها من القيام بوظائف مثل دخول الخلية أو نسخ موادها الجينية بمجرد دخولها. هذه هي الطريقة Remdesivir - دواء قيد التجارب السريرية حاليًا لـ COVID-19 - يعمل .

مشكلة في هذا النهج هي أن الفيروسات تتغير وتتغير بمرور الوقت. في المستقبل ، يمكن أن يتطور الفيروس التاجي بطرق تجعل عقارًا مثل remdesivir عديم الفائدة. هذا هو سباق التسلح بين المخدرات والفيروسات لماذا تحتاج إلى لقاح جديد ضد الإنفلونزا كل عام .

بدلاً من ذلك ، يمكن للدواء أن يعمل عن طريق منع البروتين الفيروسي من التفاعل مع البروتين البشري الذي يحتاجه. هذا النهج - حماية الجهاز المضيف بشكل أساسي - له ميزة كبيرة على تعطيل الفيروس نفسه ، لأن الخلية البشرية لا تتغير بسرعة.

بمجرد العثور على دواء جيد ، يجب أن يستمر في العمل. هذا هو النهج الذي يتبعه فريقنا. وقد يعمل أيضًا ضد الفيروسات الناشئة الأخرى.

تعلم خطط العدو

كان أول شيء يتعين على مجموعتنا القيام به هو تحديد كل جزء من المصنع الخلوي الذي يعتمد عليه فيروس كورونا للتكاثر. كنا بحاجة لمعرفة البروتينات التي يخطفها الفيروس.

للقيام بذلك ، فريق في مختبري ذهب في رحلة صيد جزيئي داخل الخلايا البشرية. بدلا من دودة على خطاف ، استخدموا بروتينات فيروسية مع علامات كيميائية صغيرة مرتبطة بها - يُطلق عليها اسم 'الطُعم'.

نضع هذه الطعوم في الخلايا البشرية المزروعة في المختبر ثم نخرجها لنرى ما حصلنا عليه. أي شيء عالق هو بروتين بشري يختطفه الفيروس أثناء الإصابة.

بحلول 2 مارس ، كان لدينا قائمة جزئية من البروتينات البشرية التي يحتاجها الفيروس التاجي للنمو. كانت هذه أول أدلة يمكن أن نستخدمها. أرسل أحد أعضاء الفريق رسالة إلى مجموعتنا ، 'التكرار الأول ، 3 طُعم فقط ... 5 طُعم قادمة.' كان القتال مستمرا.

هجوم مضاد

بمجرد حصولنا على هذه القائمة من الأهداف الجزيئية التي يحتاجها الفيروس للبقاء على قيد الحياة ، تسابق أعضاء الفريق لتحديد المركبات المعروفة التي قد ترتبط بهذه الأهداف وتمنع الفيروس من استخدامها للتكاثر.

إذا كان بإمكان المركب منع الفيروس من نسخ نفسه في جسم الشخص ، تتوقف العدوى. لكن لا يمكنك ببساطة التدخل في العمليات الخلوية كما تشاء دون التسبب في ضرر للجسم.

كان فريقنا بحاجة إلى التأكد من أن المركبات التي حددناها ستكون آمنة وغير سامة للناس.

الطريقة التقليدية للقيام بذلك سوف تنطوي على سنوات من الدراسات قبل السريرية والتجارب السريرية تكلف ملايين الدولارات . ولكن هناك طريقة سريعة ومجانية للتغلب على هذا: البحث عن ملف 20000 دواء معتمد من إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) تم اختبار سلامته بالفعل . ربما يوجد عقار في هذه القائمة الكبيرة يمكنه محاربة فيروس كورونا.

ملكنا الكيميائيين استخدموا قاعدة بيانات ضخمة لمطابقة الأدوية والبروتينات المعتمدة التي يتفاعلون معها مع البروتينات الموجودة في قائمتنا. وجدوا 10 عقاقير مرشحة الأسبوع الماضي.

على سبيل المثال ، كانت إحدى النتائج أ سرطان يسمى عقار JQ1. بينما لا يمكننا التنبؤ بكيفية تأثير هذا الدواء على الفيروس ، إلا أن لديه فرصة جيدة لفعل شيء ما. من خلال الاختبار ، سنعرف ما إذا كان هذا الشيء يساعد المرضى.

مقابل التهديد بإغلاق الحدود العالمية ، قمنا على الفور بشحن علب من هذه الأدوية العشرة إلى ثلاثة من المختبرات القليلة في العالم التي تعمل مع عينات فيروس كورونا الحية: اثنان في ال معهد باستير في باريس و جبل سيناء في نيويورك .

بحلول 13 مارس ، كان يتم اختبار الأدوية في الخلايا لمعرفة ما إذا كانت تمنع الفيروس من التكاثر.

إيفاد من ساحة المعركة

سيتعلم فريقنا قريبًا من المتعاونين معنا في Mt. Sinai ومعهد Pasteur ما إذا كان أي من هذه الأدوية العشرة الأولى يعمل ضد عدوى SARS-CoV-2.

في غضون ذلك ، واصل الفريق صيد الطعوم الفيروسية ، ووجد مئات البروتينات البشرية الإضافية التي يتعاون معها فيروس كورونا. سننشر النتائج في المستودع عبر الإنترنت BioRxiv قريبًا.

الخبر السار هو أنه حتى الآن ، اكتشف فريقنا 50 دواءً موجودًا تربط البروتينات البشرية التي حددناها. هذا العدد الكبير يجعلني آمل أن نتمكن من العثور على دواء لعلاج COVID-19.

إذا وجدنا دواءً معتمدًا يبطئ من تقدم الفيروس ، يجب أن يكون الأطباء قادرين على البدء في إيصاله إلى المرضى بسرعة وإنقاذ الأرواح.

نيفان كروغان ، أستاذ ومدير معهد العلوم البيولوجية الكمية ، جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو .

تم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقالة الأصلية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.