Команда исследователей из Мичиганского университета успешно модифицировала природное химическое соединение в лаборатории, в результате чего были созданы современные соединения свинца с активностью против ВИЧ.
Их результаты, опубликованные в Журнале медицинской химии , открывают новый путь в разработке лекарств, которые потенциально могут помочь вылечить, а не лечить ВИЧ.
Хотя для борьбы с ВИЧ существуют эффективные методы лечения, излечение остается неуловимым из-за способности вируса прятаться от иммунной системы, дремля в резервуарах инфицированных клеток.
«Большинство вирусов, когда люди заражаются, они заболевают на какое-то время, а затем срабатывает иммунная система, и вирус уничтожается», — сказала Кэтлин Коллинз, профессор микробиологии и иммунологии в Медицинской школе UM. «Но в случае с ВИЧ, как только пациент заразится, этот вирус будет сохраняться на протяжении всей его жизни, а это означает, что он должен продолжать лечение на неопределенный срок».
Одним из ключей к способности ВИЧ оставаться скрытым в клетках пациентов является вырабатываемый вирусом белок под названием Nef. Этот белок отключает систему, которую клетка обычно использует, чтобы предупредить иммунную систему об инфекции, тем самым не позволяя иммунным клеткам распознавать и уничтожать вирус.
Коллинз и ее лаборатория изучали этот белок более 15 лет, исследуя, как он работает и как его можно отключить. Она и Дэвид Шерман, профессор Института медико-биологических наук UM, ранее обнаружили, что химическое вещество, встречающееся в природе, может ингибировать Nef ВИЧ, позволяя иммунной системе находить и уничтожать инфицированные вирусом клетки: соединение под названием конканамицин А (CMA), которое вырабатывается почвенным микроорганизмом.
Однако в своей естественной форме CMA представляет собой несколько проблем как потенциальное терапевтическое средство. Первой проблемой, которую пришлось преодолеть команде, было снабжение. Хотя CMA является природным соединением, оригинальные бактерии, которые его производят, производят его в слишком малых количествах, чтобы их можно было использовать для тестирования и модификации в лаборатории.
Еще одна серьезная проблема при разработке CMA в качестве препарата против ВИЧ заключается в том, что Nef не является основной целью CMA.
«Основная задача CMA в клетках человека — ингибировать фермент под названием V-АТФаза, который мы абсолютно не хотим блокировать в данном случае», — сказал Шерман, который также является профессором Фармацевтического, Медицинского факультета и колледжа UM. литературы, науки и искусства. «Итак, нам нужно было найти способ изменить активность CMA, расширив эффективный разрыв в дозах между моментами, когда он начинает ингибировать цель, к которой мы стремимся — ВИЧ-Nef, — не затрагивая при этом V-АТФазу, его типичную клеточную мишень».
Благодаря этому последнему исследованию команда преодолела обе эти проблемы. Используя биоинженерию, команде Шермана удалось разработать бактериальный штамм, который увеличил производство CMA в 2000 раз. Затем химики-синтетики в лаборатории создали более 70 новых вариантов этого соединения, заменяя различные химические группы, чтобы проверить их эффективность против ВИЧ Nef.
Лабораторная команда Коллинза провела новые соединения через серию тестов, чтобы измерить их токсичность для клеток, а также то, как они влияют на активность ВИЧ-Nef и V-АТФазы.
«Хотя мы знаем, что CMA чрезвычайно активен в отношении белка ВИЧ Nef, все лекарства имеют побочные эффекты », — сказал Коллинз, также профессор внутренней медицины в Медицинской школе. «И поэтому мы хотели убедиться, что сделали все возможное, чтобы свести к минимуму профиль побочных эффектов препарата, прежде чем рассматривать возможность его введения животному или человеку».
В настоящее время у команды есть несколько аналогов CMA, которые демонстрируют высокую эффективность в блокировании Nef ВИЧ при очень низких уровнях дозировки, не прерывая нецелевых эффектов и не вызывая токсичности в клетках человека. Однако они предупреждают, что предстоит сделать несколько важных шагов, прежде чем соединения будут готовы к дальнейшему тестированию в клинических условиях.
«Однако мы действительно воодушевлены, потому что наши группы решили некоторые очень важные проблемы», - сказал Шерман. «Мы создали микроорганизмы для производства устойчивых запасов молекул натуральных продуктов и имеем действительно хорошие химические методы для создания новых аналогов. И у нас есть методологии, позволяющие продолжать отслеживать критические параметры токсичности и активности, чтобы еще больше снизить нецелевые эффекты».
