Nowe substancje przeciwwirusowe o szerokim spektrum działania odkryte dzięki modelowaniu komputerowemu
Zespół badawczy z udziałem Niemieckiego Centrum Badań nad Zakażeniami (DZIF) zidentyfikował dwie obiecujące substancje przeciwwirusowe o szerokim spektrum działania. W opublikowanym w czasopiśmie Communications Biology badaniu naukowcy pokazali, że połączenie modelowania komputerowego z walidacją w laboratorium może znacząco przyspieszyć rozwój nowych leków przeciwwirusowych.
Przy użyciu symulacji komputerowych badacze skoncentrowali się na procesach metabolicznych, które są niezbędne do replikacji wirusów, ale jednocześnie nie są kluczowe dla przetrwania komórki gospodarza. Dzięki tej metodzie zidentyfikowano dwie substancje – fenforminę i Atpenin A5 – które skutecznie hamowały namnażanie różnych wirusów w testach laboratoryjnych.
Pilna potrzeba leków o szerokim spektrum
Pandemia COVID-19 uwidoczniła pilną potrzebę opracowania leków przeciwwirusowych, które działałyby nie tylko wobec obecnych, ale także przyszłych patogenów o potencjale pandemicznym. Interdyscyplinarny zespół, składający się z bioinformatyków, biologów systemowych i wirusologów z Niemiec, Francji, Włoch, Grecji i Australii, opracował nowatorską metodę łączącą modelowanie komputerowe z eksperymentalną weryfikacją w laboratorium. Ta strategia pozwala na szybsze wykrywanie potencjalnych celów terapeutycznych i przyspiesza rozwój nowych leków.
Namierzanie celów terapeutycznych z wykorzystaniem modeli komputerowych
Bazując na danych z tkanek zakażonych wirusami, naukowcy stworzyli modele komputerowe odwzorowujące złożony metabolizm komórek. W tych modelach przeprowadzono symulacje replikacji różnych wirusów RNA, które z uwagi na swój potencjał pandemiczny są szczególnie istotne. Modele pozwoliły zidentyfikować procesy metaboliczne, które są krytyczne dla wirusów, lecz zbędne dla komórek, co czyni je potencjalnymi punktami uchwytu dla leków przeciwwirusowych.
Jak podkreśla prof. dr Andreas Dräger z Uniwersytetu Marcina Lutra w Halle-Wittenberdze, modele te umożliwiły przewidzenie konkretnych szlaków metabolicznych kluczowych dla namnażania wirusów. Następnie, jak wyjaśnia Alina Renz – pierwsza autorka publikacji – przeszukano istniejące bazy danych leków w poszukiwaniu związków zdolnych do ich blokowania.
Fenformina i Atpenin A5 – obiecujące kandydaty
W dalszych badaniach eksperymentalnych zidentyfikowano dwie substancje o szerokim spektrum działania przeciwwirusowego: fenforminę oraz Atpenin A5. Fenformina, znana wcześniej jako lek przeciwcukrzycowy, wykazała skuteczność w redukowaniu wiremii u chomików zakażonych SARS-CoV-2 oraz w hamowaniu replikacji wirusa dengi w hodowlach komórkowych. Co istotne, bezpieczeństwo fenforminy u ludzi zostało już dobrze udokumentowane w badaniach klinicznych nad jej wcześniejszym zastosowaniem jako leku przeciwcukrzycowego.
Prof. dr Christoph Kaleta z Uniwersytetu w Kilonii zaznacza, że na podstawie uzyskanych wyników możliwe byłoby szybkie wdrożenie fenforminy jako terapii wspomagającej w infekcjach wywołanych przez koronawirusy czy flawiwirusy.
W przeciwieństwie do fenforminy, Atpenin A5 pozostaje substancją eksperymentalną, lecz udowodniła w warunkach laboratoryjnych skuteczność nowej strategii badawczej. Potrzebne są dalsze badania przedkliniczne, aby sprawdzić, czy jej modyfikacje będą skuteczne i bezpieczne w modelach zwierzęcych.
Wkład w przygotowanie na przyszłe pandemie
Zdaniem autorów, zastosowana metoda identyfikacji celów terapeutycznych i związków przeciwwirusowych może stanowić kluczowe narzędzie w szybkim opracowywaniu leków w obliczu przyszłych pandemii. Pozwala bowiem na efektywne wykorzystanie istniejących danych oraz dostępnych substancji, skracając czas od odkrycia do potencjalnego zastosowania klinicznego.
Źródło: Deutsches Zentrum für Infektionsforschung
