Een nieuwe aanpak om virussen aan te pakken door zich te richten op het 'controlecentrum' in viraal RNA, zou kunnen leiden tot breedspectrumantivirale geneesmiddelen en een eerste verdedigingslinie bieden tegen toekomstige pandemieën, volgens nieuw onderzoek aan de Universiteit van Birmingham.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in Angewandte Chemie , onderzoekers hebben laten zien hoe deze aanpak effectief kan zijn tegen het SARS-CoV-2-virus dat verantwoordelijk is voor de COVID-19-pandemie. Eerdere modellering en in vitro-analyse door het team en gepubliceerd in Chemische Wetenschappen heeft ook effectiviteit aangetoond tegen het hiv-virus.

Professor Mike Hannon, van de School of Chemistry van de Universiteit van Birmingham, is co-hoofdauteur van de studie. Hij zei:"Hoewel SARS-CoV-2-vaccins met ongekende snelheid zijn ontwikkeld, er is nog steeds een wachttijd van 12 maanden voor ontwikkeling en goedkeuring. Virale pandemieën blijven een grote bedreiging en daarom zijn breed-spectrum antivirale middelen dringend nodig om ziekten zoals coronavirussen op afstand te houden terwijl effectieve medicijnen worden ontwikkeld."

De door het team voorgestelde techniek maakt gebruik van cilindrische moleculen die de functie van een bepaalde sectie aan het ene uiteinde van de RNA-streng kunnen blokkeren. Deze RNA-secties, bekend als onvertaald RNA, zijn essentieel voor het reguleren van de replicatie van het virus.

Onvertaald RNA bevat knooppunten en uitstulpingen - in wezen kleine gaatjes in de structuur - die normaal worden herkend door eiwitten of andere stukjes RNA - gebeurtenissen die cruciaal zijn voor het optreden van virale replicatie. De cilindrische moleculen worden aangetrokken door deze gaten, en als ze er eenmaal in glijden, het RNA sluit zich om hen heen, een nauwkeurige pasvorm vormen, die bijgevolg het vermogen van het virus om te repliceren zal verstoren.

"Onze aanpak biedt een veelbelovende nieuwe route voor het ontwerpen van antivirale geneesmiddelen, ", zegt professor Hannon. "Hoewel de meeste medicijnen in ontwikkeling zich richten op de eiwitten van het virus, we hebben moleculen geïdentificeerd die in staat zijn om het meest fundamentele deel van het virus aan te pakken:het RNA. Experimenten ondersteund door computermodellering hebben al aangetoond dat dit effectief is tegen SARS-CoV-2 en de HIV-virussen en we verwachten dat het ook effectief zal zijn tegen een groot aantal andere virussen, biedt een belangrijke eerste stap op weg naar een breedspectrum antiviraal middel."

Co-hoofdauteur Dr. Pawel Grzechnik, van de School of Biosciences van de Universiteit van Birmingham, zei:"De aanhoudende COVID-19-pandemie heeft onthuld hoe belangrijk RNA-biologie is om moleculaire processen te begrijpen die plaatsvinden in onze cellen, om manieren te vinden om ziekteverwekkers te onderdrukken en om efficiënte en veilige vaccins te maken. RNA komt nu pas naar voren in het algemene bewustzijn van de samenleving als het belangrijkste hulpmiddel in therapieën. We hopen ons onderzoek voort te zetten en de antivirale eigenschappen van de cilinders verder te onderzoeken aan de Universiteit van Birmingham."

Dr. Zania Stamataki, van het Instituut voor Immunologie en Immunotherapie van de Universiteit van Birmingham en tevens co-hoofdauteur, zei:"De SARS-CoV-2-pandemie heeft de dringende noodzaak van de ontwikkeling van nieuwe antivirale behandelingen benadrukt, vooral voor RNA-virussen. In Birmingham hebben we state-of-the-art inperkingsniveau 3-faciliteiten waarmee we de volledige levenscyclus van virussen kunnen bestuderen. We hebben modellen ontwikkeld om de effecten van nieuwe antivirale therapieën te testen, en de supramoleculaire cilinders laten veelbelovende resultaten zien tegen het repliceren van SARS-CoV-2. De ambitie is dat deze nieuwe categorieën verbindingen kunnen worden verfijnd en gericht om hun functie uit te breiden tegen vele andere virussen die mensen en dieren infecteren."

Het team zal het ontwerp van het cilindrische molecuul blijven ontwikkelen om de effectiviteit en controle te verbeteren, en ook om volledig te begrijpen hoe het in het virus werkt voordat het in een modelorganisme wordt getest.

De cilindrische moleculen zijn het onderwerp geweest van eerder onderzoek, onder leiding van professor Hannon, die gericht was op het vinden van een manier om de manier waarop de cilinder interageert met DNA en RNA te controleren. Dit onderzoek resulteerde in nieuwe verbindingen die het potentieel hebben om te worden ontwikkeld tot gerichte behandelingen voor kanker, virussen en andere ziekten, en is het onderwerp van een octrooiaanvraag ingediend door University of Birmingham Enterprise.