Wetenschappers aan de Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) heeft een antiviraal peptide ontwikkeld dat misbruik maakt van het Zika-virus op zijn achilleshiel - het virale membraan - en zo voorkomt dat het virus ernstige infecties veroorzaakt.

Deze nieuwe methode om het virale membraan aan te vallen, is gericht op het direct stoppen van Zika-virusdeeltjes in plaats van het voorkomen van de replicatie van nieuwe virusdeeltjes. en kan mogelijk werken tegen een breed scala aan membraanomhulde virussen.

Wanneer toegediend in met Zika geïnfecteerde muizen in het laboratorium, het gemanipuleerde peptidegeneesmiddel (een verbinding bestaande uit aminozuren) verminderde de ziektesymptomen en het aantal sterfgevallen. belangrijk, het peptide kon de bijna ondoordringbare bloed-hersenbarrière passeren om virale infectie in muizenhersenen aan te pakken en te beschermen tegen Zika-letsel, een cruciaal kenmerk omdat Zika zich richt op de hersenen en het centrale zenuwstelsel.

Het onderzoeksteam onder leiding van NTU Singapore's universitair hoofddocent Nam-Joon Cho publiceerde hun bevindingen in het peer-reviewed tijdschrift Natuurmaterialen op 22 oktober 2018.

De studie, gedaan in samenwerking met de Federale Universiteit van Minas Gerais (UFMG) in Brazilië en de Universiteit Gent in België, overspannen meer dan zes jaar en gecombineerde materiaaltechniek, ontwikkeling van antivirale geneesmiddelen, en farmacologie.

"Momenteel zijn er geen vaccins tegen het zikavirus, terwijl beschikbare medicijnen alleen symptomen zoals koorts en pijn verlichten, " zei universitair hoofddocent Cho van NTU's School of Materials Science and Engineering. "Dit nieuw gecreëerde peptide is veelbelovend om een ​​toekomstig antiviraal medicijn te worden dat direct kan inwerken op virale infecties in de hersenen."

Het Zika-virus wordt overgedragen door Aedes-muggen en infecties tijdens de zwangerschap worden in verband gebracht met geboorteafwijkingen zoals microcefalie, een aandoening waarbij een baby wordt geboren met een abnormaal klein hoofd en hersenen. De Wereldgezondheidsorganisatie heeft de Zika-ziekte in 2016 uitgeroepen tot internationale noodsituatie, en het blijft vandaag de dag een grote bedreiging wereldwijd.

Hoe het gemanipuleerde antivirale peptide werkt

In 2004, Universitair hoofddocent Cho ontwikkelde in laboratoriumtests het eerste antivirale peptide dat tegen virale membranen werkt. Vanaf dat moment, NTU-wetenschappers hebben onderzocht hoe antivirale peptiden poriën kunnen creëren die zich vormen in membranen die bestaan ​​uit twee lagen lipiden (een bestanddeel van vetten).

Door de jaren heen, het team bestudeerde de interacties van het peptide met lipidemembranen en ontwikkelde nieuwe peptiden met een grotere potentie en verbeterde farmacologische eigenschappen. Deze bevindingen brachten hen ertoe een bijzonder veelbelovend peptide te testen in met Zika geïnfecteerde muizen en toonden ook aan dat het andere omhulde virussen van vergelijkbare grootte in het laboratorium scheurde, zoals dengue en chikungunya.

"Het peptide maakt onderscheid tussen Zika-virale membranen en zoogdiercelmembranen omdat de virusdeeltjes veel kleiner en meer gebogen zijn, terwijl de zoogdiercellen groter en platter zijn. Zoals een speld een ballon prikt, het peptide prikt een gat in het virale membraan. Prik genoeg gaatjes, en het virus zal worden verbroken, ", aldus universitair hoofddocent Cho.

Laboratoriumtests toonden aan dat wanneer het peptide werd toegediend, 10 van de 12 geïnfecteerde muizen overleefden. In vergelijking, alle muizen in de controlegroep stierven binnen een week na infectie. In aanvulling, therapeutische concentraties van het peptide konden de bloed-hersenbarrière passeren, waardoor het de virale infectie in de hersenen kan remmen.

"De opwindende antivirale resultaten valideren het potentieel van deze innovatieve therapeutische strategie en worden verder versterkt door het vermogen van het gemanipuleerde peptide om de bloed-hersenbarrière te passeren, " zei Jeffrey S. Glenn, een professor in de geneeskunde, microbiologie en immunologie aan de Stanford University, die geen deel uitmaakt van het onderzoek. Professor Glenn is ook een voormalig lid van de Amerikaanse FDA Antiviral Drugs Advisory Committee.

Frisse benadering bij het bestrijden van virussen

In het algemeen, de meeste antivirale middelen richten zich op het replicatieproces van virussen. Echter, virussen muteren vaak snel en antivirale middelen die gericht zijn op virale replicatie kunnen verouderd raken. Het aanvallen van de fysieke structuur van omhulde virussen is een nieuwe benadering voor het ontwikkelen van antivirale geneesmiddelen. Het belooft dat het peptide effectief zal zijn, zelfs als het Zika-virus probeert te muteren.

Universitair hoofddocent Cho zei:"Er zijn gevallen waarin een virusmutatie in korte tijd tot een epidemie kan leiden, gemeenschappen onvoorbereid achterlaten. Door zich te richten op het lipidemembraan van virusdeeltjes, wetenschappers kunnen robuustere en effectievere manieren bedenken om virussen te stoppen."

Het Zika-virus behoort tot de familie Flaviviridae en is verwant aan andere door muggen overgebrachte virussen zoals dengue, chikungunya en gele koorts. Aangezien alle flavivirussen virusdeeltjes hebben met een diameter van ongeveer 40-55 nanometer en omgeven zijn door een lipidemembraan, het peptide dat is ontwikkeld door de wetenschappers van NTU Singapore heeft het potentieel om ook tegen deze virussen te werken.

Laboratoriumtests in deze studie bevestigen dit potentieel en in de toekomst zullen het onderzoeksteam wil de effecten van het peptide op ziekten die door deze andere virussen worden veroorzaakt, nader bestuderen. Het team zal ook proeven doen bij grotere dieren, en zal vervolgens van plan zijn klinische proeven bij mensen te starten, zodra de relevante preklinische onderzoeken zijn voltooid en de wettelijke goedkeuringen zijn verkregen.

"Dit werk vertegenwoordigt een paradigmaveranderende doorbraak op het gebied van het ontwerpen van antivirale geneesmiddelen, " merkte professor William C. Wimley op, een antimicrobiële peptide-expert van de Tulane University in de Verenigde Staten, die geen deel uitmaakt van het onderzoek.

"Het laat zien hoe de virale envelop, een nieuw doelwit in het ontwerp van antivirale geneesmiddelen, kan specifiek worden gericht door een peptide. Het toont ook aan dat een peptide dat zich richt op de virale envelop, het virus in het lichaam effectief kan remmen, en zelfs in de hersenen, een orgaan dat veel therapieën actief uitsluit. Gezien het enorme potentieel van peptiden als antibacteriële en antischimmelmiddelen, dit kan een baanbrekende ontdekking zijn die breed toepasbaar zal zijn op het ontwerp van anti-infectieuze medicijnen tegen vele klassen van pathogenen."