Poszukiwanie leku na koronawirusa

Czym Pan się zajmuje, Panie Profesorze?

Enzymami proteolitycznymi, zwanymi też proteazami. To są białka rozkładające inne białka. Są obecne także w nowym koronawirusie.

A zatem zajęcie jak najbardziej na czasie?

Tak. Koronawirus ma dwie proteazy, a my już wiemy, że nie będzie mógł się replikować, jeżeli zatrzymamy działanie którejkolwiek z nich. To znaczy, że one są znakomitymi celami medycznymi, czyli mogą służyć do poszukiwania leków przeciw COVID-19.

Koronawirus korzysta też z czterech proteaz ludzkich. Dwie z nich pomagają mu się przedostać do wnętrza komórki. Pierwsza, ACE2, jest jego receptorem pozwalającym wirusowi przykleić się do niej; druga, TMPRSS2, procesuje białko receptorowe koronawirusa zwane spike. Po wejściu do komórki wirus wykorzystuje kolejne dwie ludzkie proteazy – katepsyny B i L.

A co robią proteazy wirusowe?

Gdy wirus się znajdzie w komórce, wtedy z jego kwasu rybonukleinowego (RNA) tworzy się przy użyciu ludzkiej maszynerii komórkowej długie białko, które musi zostać odpowiednio pocięte, żeby wirus mógł się replikować. To robi główna proteaza tego wirusa. Jeśli zatrzymamy jej działanie, białko nie zostanie pocięte i wirus nie będzie w stanie nic zdziałać.

Jeszcze ciekawszy jest drugi enzym, bo on ogłupia ludzką komórkę. Gdy wirus już w niej jest, ona chce wysłać na zewnątrz sygnał „zabij mnie!”, bo wie, że dzieje się coś złego. Ale druga proteaza wirusowa odcina fragmenty ludzkich białek w tej komórce, blokując w ten sposób możliwość przekazywania przez nią informacji. Komórka nie jest w stanie nic wysłać na zewnątrz.

Czy celem tych badań jest znalezienie leku na COVID-19, czy może też szczepionki?

Przede wszystkim leku. W lutym były zrobione badania na zainfekowanych komórkach ludzkich polegające na podaniu im związków selektywnie przerywających działanie którejś z tych proteaz. Skutkiem było zatrzymanie replikacji wirusa. Cel medyczny został zidentyfikowany.

Te laboratoryjne związki nie są jednak dopuszczone do leczenia ludzi, nie możemy więc ich zastosować. Kolejną fazą badań jest albo poszukiwanie nowego leku, co jest jednak długotrwałym procesem, albo tak zwane retargetowanie [zmiana przeznaczenia] leków już istniejących, stosowanych w leczeniu innych chorób, gdyby się okazało, że potrafią one zatrzymywać działanie jednej z tych wirusowych proteaz. To znacznie bardziej obiecująca metoda, ponieważ takie leki mogłyby być natychmiast wykorzystane w leczeniu.

Bo lek już dopuszczony jest bezpieczny?

Tak. Oczywiście także i w tym wypadku niezbędne byłyby badania kliniczne, ale trwające dużo, dużo krócej.

Ile takich leków-kandydatów istnieje w tej chwili?

Do tej pory przetestowano na komórkach zainfekowanych koronawirusem 12 tysięcy znanych leków. 30 do 40 z nich okazało się obiecującymi. Ale to było robione na komórkach. Być może będzie jeszcze konieczne przeprowadzenie małych badań klinicznych, czy mogą być używane w leczeniu COVID-19.

Jak się nazywa najsłynniejszy z tych leków?

To jest ebselen – przeciwzapalny, przeciwutleniający lek, o którym już wiemy, że działa na obydwie proteazy nowego koronawirusa.

A czy lek, o którym najwięcej słyszeliśmy, remdesivir, też należy do tej grupy?

Remdesivir działa inaczej. Nie na proteazy, lecz na enzymy oddziałujące na kwasy nukleinowe. To także bardzo obiecujący lek. Był moim faworytem już od stycznia, od kiedy usłyszałem o pierwszych wynikach. A myślę, że wiedziałem trochę więcej niż inni, czy to działa, czy nie. I to się potwierdziło. Na chwilę obecną głównym problemem jest jego mała dostępność. To lek bardzo skomplikowany strukturalnie, trudny do syntezy. Można popełnić błąd i otrzymać toksyczny związek. Trzeba naprawdę wyspecjalizowanych laboratoriów, które będą mogły ten związek syntezować.

Pan współpracuje z Niemcami. Od kiedy?

To się zaczęło w czasie epidemii gorączki Zika, w 2016 roku. W czasopiśmie naukowym „Science” ukazała się praca grupy prof. Rolfa Hilgenfelda z uniwersytetu w Lubece przedstawiająca strukturę krystaliczną proteazy wirusa Zika, czyli trójwymiarowy model tego białka. Moje laboratorium specjalizuje w proteazach, a tych wirusowych jest dużo i to jest bardzo ciekawy temat. Napisałem więc do profesora, czy moglibyśmy dostać tę proteazę. Odpowiedział, że przywiezie nam ją osobiście, jeżeli tylko będzie mógł dojechać pociągiem do Wrocławia. Uwielbia bowiem pociągi. Polubiliśmy się. I tak się zaczęła ta nasza bardzo fajna współpraca. Prof. Hilgenfeld był kilka razy u mnie we Wrocławiu, a ja u niego w Lubece.

Czego dotyczy ta współpraca?

Postanowiliśmy, że będziemy pracować nad kilkoma innymi proteazami wirusowymi. Dostaliśmy od Rolfa proteazy dwóch wirusów wywołujących poważne choroby tropikalne – dengę i gorączkę Zachodniego Nilu. To są trzy bardzo podobne do siebie wirusy: Ziki, dengi i Zachodniego Nilu. Zbadaliśmy je, trzy obok siebie i w styczniu tego roku, jeszcze przed wybuchem epidemii, przyjęto nam do publikacji kolejną pracę, która powstała właśnie z tej współpracy.

Pewnego razu prof. Hilgenfeld poprosił nas o stworzenie biblioteki ukierunkowanej na proteazy koronawirusów SARS i MERS. To było więcej niż ponad rok temu i oczywiście nie mieliśmy pojęcia, że będzie jakaś epidemia.

Może Pan wytłumaczyć słowo biblioteka?

Biblioteka to kolekcja związków, peptydów, które mapują powierzchnię enzymów. Jesteśmy jedynym laboratorium na świecie, które to robi; to nasza autorska technologia.

Koronawirusy były wtedy trochę drugorzędne. Na badania nad MERS i SARS ciężko było uzyskać jakieś pieniądze. Zgodziłem się, że zrobimy tę bibliotekę w wolnym czasie. I zrobiliśmy ją. To był niesamowity zbieg okoliczności, bo mieliśmy ją już gotową, gdy w styczniu pojawiła się epidemia.

Wtedy Rolf pojechał do Chin i już w lutym przywiózł proteazę nowego koronawirusa. I tę starą również. Zbadaliśmy je natychmiast i porównaliśmy je ze sobą, dosłownie jedna obok drugiej, a wyniki opublikowaliśmy. Okazało się, że te enzymy praktycznie są takie same.

Ale też stworzyliśmy tak zwany assay, czyli standardowy test do badania aktywności proteazy nowego koronawirusa. Pokazaliśmy, jak ona działa, co wzbudziło olbrzymie zainteresowanie wielu grup badawczych na świecie.

A potem spróbowaliśmy stworzyć związek, który zatrzyma działanie tego enzymu. Wysłaliśmy go do Lubeki. Oni zrobili strukturę krystaliczną proteazy z tym naszym związkiem pokazującą mechanizm jego działania. Teraz prowadzimy już badania na próbkach od pacjentów.

Jak daleka jest droga od takiego badania do wyprodukowania leków?

Daliśmy ludziom test do poszukiwania tych leków. Dowolne laboratorium na świecie, które ma jakieś leki, albo choćby wyciągi z ziół, może je teraz przebadać. Korzysta z niego wiele grup i my też go stosujemy. Mamy kilka ciekawych tak zwanych hitów, czyli związków, o których wiemy, że bardzo dobrze działają na te enzymy. Badamy to wszystko, także we współpracy z grupą profesora Hilgenfelda.

Czyli Panowie dali badaczom do ręki instrument, który pozwala wśród istniejących substancji zidentyfikować tę skuteczną, ale nie metodę skonstruowania czegoś nowego?

Jedno i drugie. Daliśmy wszystkim narzędzie diagnostyczne, ale też na podstawie tych sekwencji, które zidentyfikowaliśmy, sami stworzyliśmy związek, który bardzo dobrze inhibituje, czyli zatrzymuje działanie tego enzymu.

Metody pokonania wirusa mogą być różne…

W tym wirusie jest 29 białek, które są ciekawymi celami medycznymi. My się zajmujemy tylko dwoma z nich. Inne grupy badają inne białka. Jeśli komukolwiek uda się cokolwiek znaleźć, będzie to wielki sukces.

Ale jesteśmy już całkowicie pewni, że zatrzymanie którejś z tych dwóch proteaz na sto procent powoduje zatrzymanie replikacji. Czyli wyleczenie. Nie z każdym białkiem musi być tak samo.

Czyli te proteazy są koronawirusowi niezbędnie potrzebne do życia?

Tak właśnie jest.

Poradzimy sobie z tym wirusem?

O tak, na pewno. Myślę, że nie musimy się go strasznie obawiać. To nie jest wirus o jakiejś niebywałej śmiertelności. Ale jest dla nas nowością.

A czy istnieje ryzyko, że zmutuje i stanie się tak śmiercionośny, jak hiszpanka czy ebola?

Ach… Teoretycznie zawsze istnieje. Natomiast te wyniki, które są obecnie dostępne, raczej sugerują, że to pozostanie na takim poziomie, jak obecnie.

Dziękuję Panu bardzo za rozmowę.

Chcesz skomentować nasze artykuły? Dołącz do nas na facebooku! >>

*Chemik Marcin Drąg (urodzony w 1975 roku) jest profesorem w Katedrze Chemii Biologicznej i Bioobrazowania na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej. Jest laureatem prestiżowej Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w dziedzinie chemii. Zajmuje się między innymi poszukiwaniem, projektowaniem, syntezą i badaniem własności nowych leków.