Badania

Wirus z Ugandy pod lupą naukowców z Wrocławia

Opublikowano: 07.12.2018

forum akademickie
Fot. Mapowanie pojedynczych wirusów w komórce przy użyciu mikroskopii konfokalnej

Dr hab. inż. Marcin Sieńczyk z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej rozpoczyna badania nad wirusem O’nyong-nyong. Pozwolą one zaprojektować związki hamujące jego namnażanie.

Wirus po raz pierwszy został wyizolowany w Ugandzie w 1959 roku. Przenoszony jest przez komary (Anopheles sp.) i charakteryzuje się wysoką zachorowalnością. Jego rozprzestrzenianie się przebiega bardzo szybko – 2-3 km na dobę. Największą epidemię zanotowano w latach 1959–1962, kiedy zainfekowanych zostało ponad 2 miliony ludzi. Była to także największa z odnotowanych dotychczas epidemii wywołanych przez arbowirusy, czyli wirusy przenoszone przez stawonogi, m.in. kleszcze czy komary. Choroba trwa kilka dni i przechodzi samoistnie. Leczona jest jedynie objawowo.

– Ten wirus jest praktycznie niezbadany. Dotychczasową wiedzę czerpiemy poprzez analogię do  innych wirusów należących do tej samej rodziny, czyli togawirusów – mówi dr Marcin Sieńczyk, który dostał na ten cel grant Narodowego Centrum Nauki. – Zajmujemy się tym tematem, ponieważ istnieje realne zagrożenie epidemią, być może także w Europie, a na chwilę obecną nie dysponujemy żadnym lekarstwem czy szczepionką.

Jak dodaje naukowiec, sama nazwa „O’nyong-nyong” w afrykańskim dialekcie oznacza ogromny ból stawów. Powoduje on unieruchomienie ludzi, wyłączając ich z jakiejkolwiek aktywności na kilka dni. Wirus pojawia się okresowo, około co 30 lat. Po epidemii w latach 60. kolejna pojawiła się trzy dekady później. Należy zatem spodziewać się, że wkrótce czeka nas kolejna. Dotychczas jeden potwierdzony przypadek wystąpienia wirusa w Europie został odnotowany w Niemczech. Kiedyś wirusy z Afryki nie były tak groźne dla Europejczyków jak obecnie. Jedną z przyczyn pojawiania się nowych zagrożeń poza rejonami endemicznymi dla niektórych wirusów jest bardzo rozwinięta turystyka i związane z nią przenoszenie chorób między ludźmi. Istotnym czynnikiem są także lokalne zmiany klimatu.

– Naturalne granice geograficzne wstępowania niektórych wirusów, jak np. pasma górskie, nie stanowią już bariery nie do pokonania przez przenoszące je komary. Czego przykładem może być, wędrujący coraz bardziej na północ Europy, Wirus Zachodniego Nilu – mówi chemik z PWr. Dodaje, że dla migracji wirusów granice geograficzne powoli przestają mieć kluczowe znaczenie.

Efektem projektu badawczego ma być m.in. zaprojektowanie związków, które hamowałyby zdolność namnażania się wirusa, a tym samym ograniczyłyby jego potencjał infekcyjny. W pracach biorą udział partnerzy z innych ośrodków naukowych: biochemik prof. Adam Lesner z Uniwersytetu Gdańskiego oraz wirusolog prof. Krzysztof Pyrć z Uniwersytetu Jagiellońskiego. W pierwszym etapie skupią się na otrzymaniu wirusowego enzymu.

– W momencie gdy wirus dostaje się do naszej komórki, wpuszcza do środka swój materiał genetyczny RNA. Na podstawie informacji zawartej w wirusowym RNA powstaje duże białko – poliproteina, która składa się z wielu podjednostek pełniących różne funkcje. Jednak zanim mogą one wziąć udział w namnażaniu wirusa, muszą zostać „wycięte” z poliproteiny przez specyficzne enzymy (zarówno enzymy wirusowe, jak i ludzkie). Dopiero teraz kopiowaniu ulega wirusowe RNA oraz produkowane, obrabiane i składane są elementy otoczki wirusowej, a na końcu powstaje nowy wirus zdolny do infekcji kolejnych komórek. To jest jak taka mała fabryka – po ustawieniu linii produkcja idzie pełną parą. Jednym z najbardziej interesujących białek, które bierze udział w formowaniu otoczki wirusa, jest proteaza CP. Enzym ten zdolny jest do odcięcia fragmentu samego siebie i choć paradoksalnie cena, jaką za to płaci, jest jego autoinaktywacja, to dopiero w takiej formie zaczyna on budować kaspyd wirusa, czyli specjalną otoczkę, do środka której wnika kopia wirusowego RNA – wyjaśnia dr Sieńczyk. Naukowcy chcą zablokować ten enzym tak, żeby nie był w stanie sam siebie przekształcić, czyli rozpocząć proces budowania nukleokapsydu.

Muszą jednak najpierw otrzymać enzym w warunkach laboratoryjnych i zbadać jego właściwości. Znana jest sekwencja białka, można więc stworzyć różne jego mutacje. Otrzymanie wielu wariantów enzymu jest niezbędne, bo na chwilę obecną tajemnicą pozostaje, jakie jego formy będą najbardziej użyteczne w dalszych badaniach. Ta część projektu będzie realizowana w Małopolskim Centrum Biotechnologii. To laboratorium, które posiada nie tylko wszelkie narzędzia do pracy z najniebezpieczniejszymi wirusami, ale też ogromne doświadczenie w tej kwestii. Tam także będzie sprawdzany wpływ związków na replikację wirusa w komórkach.

Kolejnym etapem będzie projektowanie i synteza konkretnych związków, analiza zależności pomiędzy ich strukturą a aktywnością. Wykorzystane zostaną także m.in. metody modelowania molekularnego i zaawansowanych narzędzi obliczeniowych.

– Uzyskamy prawdopodobnie kilka tysięcy wyników w formie tzw. bibliotek związków. Pozwoli nam to zawęzić pole poszukiwań do kilku, kilkunastu najaktywniejszych, które posłużą jako struktury wiodące do dalszych optymalizacji. I tak aż do skutku, aż otrzymamy najsilniejszy i najbardziej specyficzny inhibitor. Równolegle prowadzone będą badania biologiczne, m.in. z wykorzystaniem komórek zainfekowanych wirusem O’nyong-nyong – opowiada naukowiec z PWr. – Komórki po infekcji żywym wirusem traktuje się inhibitorami, a następnie określa się ich zdolność do hamowania replikacji wirusa czy zdolność infekowania kolejnych komórek. Jest to kluczowa weryfikacja, czy to, co zaprojektowaliśmy w laboratorium i wykazało aktywność wobec czystego enzymu, działa na poziomie zainfekowanej komórki – mówi dr Sieńczyk.

Docelowo kilka wyselekcjonowanych związków ma szansę wejść do fazy badań in vivo. Wtedy badacze sprawdzą, jaka jest toksyczność związków, jak zwierzę na nie reaguje oraz jaka jest ich skuteczność. Na realizację trzyletniego projektu „Proteaza CP wirusa O’nyong-nyong: profilowanie substratowe, projektowanie i synteza inhibitorów oraz sond molekularnych wraz z ich analizą biochemiczną” dr Marcin Sieńczyk otrzymał z NCN ponad 2 miliony złotych.

Źródło: PWr.

 


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie