Новое исследование структуры вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) выявило многообещающую новую лекарственную мишень для лечения ВИЧ-инфекции, от которой страдают более 1 миллиона американцев и 40 миллионов человек во всем мире. Результаты, опубликованные сегодня в Science , показывают, что генетический код вируса может быть прочитан двумя различными способами по клеткам, которые он заразил. В результате зараженные клетки образуют две разные формы вирусной РНК.
«Это функциональное разнообразие важно для того, чтобы вирус мог размножаться в организме. Вирус должен иметь правильный баланс между двумя формами РНК», – говорит Джошуа Браун, ведущий автор исследования. «В течение десятилетий научное сообщество знало, что существуют две различные структурные формы РНК ВИЧ – они просто не знали, что контролирует этот баланс. Мы обнаружили, что один нуклеотид оказывает огромное влияние, что является изменением парадигмы в понимание того, как работает ВИЧ “.
Важно отметить: «Вы можете себе представить, что если бы вы могли придумать лекарство , которое нацеливалось бы на генетический код в этом конкретном месте и переместило бы его только в одну форму, то теоретически это могло бы предотвратить дальнейшее заражение», – говорит Браун, который заработал его доктор философии из UMBC в 2018 году и продолжает проводить там исследования, одновременно заканчивая его MD
Новая траектория
«Одна из вещей, над которой мы сейчас работаем, – это тестирование различных молекул, которые могли бы сдвинуть равновесие между двумя формами, чтобы потенциально его можно было использовать для лечения ВИЧ», – говорит Иссак Чодри, младший сотрудник UMBC и автор на бумаге.
Эта захватывающая работа принадлежит исследовательской группе, возглавляемой Майклом Саммерсом, Робертом Мейерхоффом, председателем кафедры передового опыта в области исследований и наставничества, и заслуженным профессором университета в UMBC. Саммерс проводит инновационные исследования в области ВИЧ на протяжении десятилетий. Как правило, группа сосредоточена на фундаментальной науке.
«Обнаружение наркотиков – не то направление, в котором обычно работает лаборатория Саммерса, но это было настолько впечатляющее открытие в очень привлекательной области, мы взяли на себя инициативу, чтобы начать изучать его», – говорит Браун. «Но мы все еще на самой ранней стадии».
Более эффективные методы лечения для большего количества пациентов
Благодаря значительным исследованиям в области ВИЧ за последние несколько десятилетий, сегодня СПИД является управляемым заболеванием. Тем не менее, лечение может сопровождаться побочными эффектами, схемы приема лекарств могут быть сложными, а варианты лечения могут быть ограничены для пациентов с другими заболеваниями, такими как проблемы с печенью или почками.
Многие методы лечения, даже если они выпускаются в форме одной таблетки, содержат несколько препаратов, нацеленных на разные части цикла репликации вируса. Это необходимо, потому что генетический код ВИЧ, который состоит из РНК, быстро мутирует. Это позволяет вирусу адаптироваться и стать устойчивым к современным методам лечения ВИЧ. Если лекарство предназначено для области, которая мутировала у данного пациента, оно может больше не работать для них. При использовании нескольких лекарств одновременно, более вероятно, что режим будет продолжать работать дольше.
Но область генома РНК ВИЧ, на которой сфокусировано это новое исследование, «очень консервативна». Это означает, что уровень мутаций меньше, чем в других местах генома, объясняет Газаль Беккер, выпускница UMBC 2019 года и автор статьи. В результате «есть больше шансов на то, что препарат, который нацелен на этот регион, будет эффективен дольше», – говорит она.
Это также может означать, что одного лекарства будет достаточно, а не пациентов, нуждающихся в нескольких лекарствах для выполнения работы. «Если вы нацелены на консервативный регион, вы можете разработать план лечения, в котором используется только один препарат», – говорит Айшвария Айер, выпускница UMBC 2018 года, в настоящее время доктор медицинских наук. в медицинском факультете Университета Мэриленда и автор статьи. «Это может иметь меньше побочных эффектов и может предложить больше вариантов лечения для людей с различными заболеваниями».
Расширение горизонта исследований
Это новое исследование открывает ряд возможностей для исследовательской группы Брауна и других. «Нам очень интересно посмотреть, как другие лаборатории будут интерпретировать наши результаты, расширять их и, возможно, находить другие приложения для такого типа функций РНК», – говорит Браун.
Те будущие результаты и любые новые методы лечения, которые они позволяют, могут оказать существенное влияние. «Каждый раз, когда мы получаем новое лекарство от ВИЧ, мы экспоненциально повышаем шансы того, что люди найдут лекарство, которое им подходит, где резистентность немного менее вероятна», – говорит Ханна Картер, выпускница UMBC 2017 года, в настоящее время доктор медицины и доктор философии. , студент Мичиганского университета и автор статьи. «Каждый раз, когда новое лекарство может появиться на месте, это значительное улучшение для жизни пациентов с ВИЧ».
Исследование может оказать влияние и на ВИЧ. «Некоторые исследования в области ВИЧ заложили основу для понимания коронавирусов», – добавляет Картер. «Вся фундаментальная наука о ВИЧ в конечном итоге оказывает волновое воздействие на всю вирусологию».
Волновой эффект может пойти еще дальше. «Идея о том, что различие в один нуклеотид изменяет структуру и функцию РНК длиной в тысячи нуклеотидов, может открыть целый новый аспект клеточной биологии», – говорит Чаудри. «Вполне возможно, что существуют гены млекопитающих, которые действуют подобным образом, и весь механизм может быть чем-то, что применимо и к другим генам человека. Я думаю, что вся парадигма могла бы предоставить новую перспективу для биологии РНК».