Redian新闻
>
Cell:重大进展!作为一类新的药物,反馈干扰剂有望治疗病毒感染甚至癌症

Cell:重大进展!作为一类新的药物,反馈干扰剂有望治疗病毒感染甚至癌症

其他


疱疹病毒家族中的病毒是全世界出生缺陷、失明和器官移植失败的主要原因。抗病毒药物可以对抗这些病毒,但是患者往往对这类药物产生抗药性,从而使得它们失去效力。


如今,在一项新的研究中,格拉斯通研究所的Leor Weinberger博士和Sonali Chaturvedi博士及其研究团队开发出一类新的称为反馈干扰剂(feedback disruptors)的药物,它们有可能成为阻止抗药性产生的药物(resistance-proof drug,即防抗药性药物)。相关研究结果于2022年5月12日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Disrupting autorepression circuitry generates 'open-loop lethality' to yield escape-resistant antiviral agents”。



一些对病毒生长至关重要的病毒蛋白在高浓度下会对宿主细胞产生毒性。因此,这些蛋白在水平过高时关闭它们自己的表达,以防止它们所依赖的宿主细胞死亡---这种系统被称为负反馈回路(negative feedback loop)。


正如这项新的研究所报道的那样,反馈干扰剂靶向并破坏了这些遗传反馈回路,使受感染的宿主细胞自我毁灭,并阻止感染的发生。


纽约州立大学石溪分校生物医学工程系教授Gábor Balázsi博士(未参与这项新的研究)说,“几十年来,对自然界大量存在的遗传反馈回路进行了分析和表征,但是在此之前如何将这些发现转化为药物仍然是一个挑战。这项新的研究首次表明,反馈回路可以成为治疗病毒感染的药物靶标。这是一个全新的抗病毒治疗概念,可以广泛适用。”


移除对反馈回路的抑制


现有的抗疱疹病毒药物通过毒害疱疹病毒用于在受感染细胞内进行增殖的复制复合物而发挥作用。然而,这些药物所靶向的特定病毒蛋白可以迅速地产生少量的变化,或者说突变,使它们能够逃避攻击。


Chaturvedi说,“抗病毒药物的抗药性是一个巨大的问题,影响到全世界数百万人。这就是为什么我如此关心设计阻止抗药性产生的药物。”


这种新的反馈干扰方法源于Weinberger实验室早先在巨细胞病毒(CMV)中发现的一种关键反馈回路,其中CMV是一种常见的疱疹病毒类型。在受感染的宿主细胞内,这种反馈回路调节着IE86的产生,这是这种病毒增殖所需的一种蛋白。一旦IE86达到足够高的水平,它就会关闭自己的产生,直到它的浓度下降并稳定下来。这是因为过多的IE86对宿主细胞是有毒的。


图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.04.022。


在实验室实验中,当这些作者引入基因改变来移除对这种反馈回路的抑制时,IE86的产生就会飙升,在制造更多的病毒之前摧毁受感染的宿主细胞。


Chaturvedi说,“这是违反直觉的,因为我们正在提高一种病毒蛋白的产量,但最终这抵消了感染,而不是使其恶化。”


这些作者意识到,如果他们能够开发出一种药物来破坏这种反馈回路,他们就有可能在治疗CMV感染的同时避免抗药性。


Weinberger说,“这项新的研究表明,对反馈干扰剂的抗药性需要CMV在多个不同的基因组位置进行大量的突变,从而在本质上重建一种新的反馈回路。这种情况发生的可能性微乎其微,我们的实验室实验重现了这一点;CMV对目前的抗病毒药物进化出抗药性没有什么问题,但却无法进化出对反馈干扰剂的抗药性。”


反馈干扰剂显示出广泛的前景


如今,面临的挑战是开发这样的一种候选药物。通过采用生化实验、数学建模和合成生物学,这些作者开发了一种与IE86结合的小片段合成DNA,它可阻断IE86的产生。他们将这种新的候选药物称为反馈干扰剂。


额外的实验室实验表明,这种反馈干扰剂确实杀死了CMV感染的宿主细胞,但却没有伤害到健康的宿主细胞。


在一项关键的实验中,这些作者发现这种反馈干扰剂对宿主细胞中的CMV持续有效达数月之久,而这种病毒从未产生抗药性。相比之下,CMV可以在短短2天内对抗病毒药物阿昔洛韦(acyclovir)产生抗药性。他们还发现,感染了某种版本的CMV的小鼠在接受反馈干扰剂治疗时比接受安慰剂治疗时效果更好。


接下来,这些作者证实反馈干扰剂可能被开发出来以靶向其他病毒使用的类似反馈回路,首先是导致失明的主要传染性原因---单纯疱疹病毒1(HSV-1)。他们发现,在感染HSV-1后,接受反馈干扰剂治疗的小鼠眼睛的病毒感染率明显下降。


此外,这些作者还开发了一种针对SARS-CoV-2(引起COVID-19的冠状病毒)的反馈干扰剂,在细胞实验中显示出有希望的抗病毒效果。


Chaturvedi说,“这非常令人鼓舞,因为它表明这种反馈干扰器策略不限于基于DNA的病毒,如CMV和HSV-1,也可以为诸如SARS-CoV-2之类的RNA病毒设计。”


事实上,这些作者预计,同样的策略可能应用于任何涉及在遭受破坏时过度产生一种关键蛋白的反馈回路的疾病。如今,这些作者正在努力确定反馈回路是否可能在癌症中加以靶向,毕竟癌症是另一类具有重大抗药性挑战的疾病。在未来,反馈干扰剂也有可能被开发出来,以对抗细菌性疾病。


与此同时,针对疱疹病毒的反馈干扰剂进行更多的实验室研究可能使这种策略更接近于临床测试。


Weinberger说,“现在迫切需要更好的方案来治疗病毒感染,如CMV和HSV-1,这些病毒对目前的抗病毒药物产生了抗药性。反馈回路已经被研究了几十年,如今我们可能能够靶向它们,以克服抗药性。”


参考资料:

1. Sonali Chaturvedi et al. Disrupting autorepression circuitry generates "open-loop lethality" to yield escape-resistant antiviral agents. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.04.022.

2. Feedback disruptors—a new class of therapeutics—throw drug resistance for a loop
https://medicalxpress.com/news/2022-05-feedback-disruptorsa-class-therapeuticsthrow-drug.html


微信扫码关注该文公众号作者

戳这里提交新闻线索和高质量文章给我们。
相关阅读
移动版 GNOME Shell:希望之始,期望满满 | Linux 中国Cell:重磅!下一代癌症免疫疗法即将问世!开发出远程控制的CAR-T细胞,有望更安全更有效地治疗实体瘤融资超百亿港元,港股年内最大IPO重大进展:中国锂业巨头获LG化学、紫金矿业等认购艾滋病治疗再现最新进展,有望改写未来治疗格局常用的盘盘碟碟 - Manufacture Rock注射改造过的病毒对抗癌症?美国开始人体实验新型溶瘤病毒!能成治愈癌症的新希望嘛?警惕!身上的这种小红点是病毒感染,小心越长越多贾斯汀·比伯因为病毒感染面瘫;新冠威力被小看?新的免疫疗法癌症药物有效率达到100% | 近期科技趣评Cell:新研究绘制癌症相关基因突变增强的蛋白-蛋白相互作用图谱史无前例!癌症药物研究取得重大突破!澳洲受试癌症患者全部痊愈!Cell:重大突破!新研究在世界上鉴定出首个锌金属伴侣蛋白Cell:全面报道了Omicron BA.4/5的血清学特征,对3剂疫苗接种者血清发生了更显著的逃逸。Mol Cell:CRISPR-Cas系统和限制性内切酶携手对抗噬菌体感染多模式镇痛治疗中的药物合理选择Science:重大进展!在正确的时间摄入卡路里限制性饮食有望极大地延长寿命猪心脏移植患者体内曾发现动物病毒感染迹象,或导致病情恶化|环球科学要闻Alzhe & Deme:药物硒酸钠或有望作为治疗人类痴呆症的新型疗法对普京,这已是俄乌冲突最优结局Cell:揭示休眠的癌细胞通过建立免疫抑制性微环境抵抗T细胞攻击Cell Metabol:科学家开发出能帮助理解并治疗人类代谢性疾病的新型模型在VR中模拟喝水甚至接吻,这套嘴部触觉反馈系统有点“变态”节奏Cell子刊:颠覆常规!首次发现角膜存在T细胞,保护眼睛免受病毒感染Matter标准重大进展! 或将改写智能家居竞争格局科学家发现有望治疗人类白血病的新型化合物Cell:利用癌症谱系追踪揭示肿瘤进化的谱系动态变化、可塑性和路径Cell:重大进展!新型线粒体碱基编辑器成功开发!线粒体基因组编辑的新时代来临乳房的一生Nushell: 一个让你更清楚地了解错误信息的跨平台 Shell | Linux 中国Cell:首次公布四种COVID-19疫苗的正面比较结果大姨家的老院子 四 闲聚GPS是一种潜在的治疗糖尿病的药物,恢复胰岛素信号通路旧金山预算投资300万以减少艾滋病毒感染资讯|河南村镇银行案件侦办取得重大进展
logo
联系我们隐私协议©2024 redian.news
Redian新闻
Redian.news刊载任何文章,不代表同意其说法或描述,仅为提供更多信息,也不构成任何建议。文章信息的合法性及真实性由其作者负责,与Redian.news及其运营公司无关。欢迎投稿,如发现稿件侵权,或作者不愿在本网发表文章,请版权拥有者通知本网处理。