Onder de krachtige biochemicaliën van het menselijk immuunsysteem, peptiden zijn een van de beste.

Meestal gevonden op de plaatsen waar microben graag wortel schieten - slijmvliezen van het oog, mond, neus en longen - het is bekend dat ze allerlei kleine indringers doden, zoals virussen, bacteriën en schimmels.

Gezien hun macht, men zou kunnen denken dat peptiden veelbelovende medicamenteuze behandelingen zouden zijn, misschien zelfs een remedie, voor veel infectieziekten. Maar, Helaas, ze zijn fundamenteel gebrekkig:ze zijn kwetsbaar voor een groot aantal enzymen wiens taak het is om ze snel af te breken op een manier die hen van hun therapeutische eigenschappen berooft.

"Vanwege hun kwetsbaarheid voor enzymatische afbraak, peptiden zijn geen ideale medicijnen. Ze zijn duur om te produceren, en toch moeten ze in grote doses worden gegeven omdat ze zo snel uiteenvallen, " zei Annelise Barron, een universitair hoofddocent bio-engineering aan de Stanford School of Engineering.

Maar, zoals Barron beschrijft in het tijdschrift Geneesmiddelen , zij en een team van medewerkers hebben nu peptide-achtige moleculen gemaakt - die ze 'peptoïden' noemt - die de tekortkomingen van peptiden kunnen omzeilen en deze nieuwe moleculen kunnen veranderen in de basis voor een opkomende categorie antivirale geneesmiddelen die alles kunnen behandelen, van herpes en COVID -19 aan de gewone verkoudheid. Hoewel Barron waarschuwt dat er nog jaren van ontwikkeling en testen nodig zijn voordat deze op peptoïden gebaseerde medicijnen op de markt komen, resultaten tot nu toe zijn zeer bemoedigend.

Een betere ruggengraat

Peptoïden behoren tot een klasse van biochemicaliën die bekend staat als 'biomimetica' - moleculen die het gedrag van biologische moleculen nabootsen, maar met een aantal belangrijke voordelen.

Hun echte tegenhangers, de peptiden, zijn samengesteld uit reeksen bioactieve aminozuren, bekend als zijketens, gebonden in een specifieke volgorde aan een lange keten steiger, bekend als de peptide-ruggengraat. Het resultaat is een beetje zoals een biomoleculaire bedelarmband. Helaas, de bindingen die de allerbelangrijkste charmes op hun plaats houden, worden te gemakkelijk in het lichaam opgelost door de enzymen die bekend staan ​​​​als proteasen, die eiwitten verteren. Wanneer peptiden oplossen, hun krachten verdwijnen.

Peptoïden, echter, zijn ontworpen voor duurzaamheid. Hun kracht komt voort uit hun structuur, wat is als, en toch fundamenteel anders dan die van peptiden. Door de onderliggende ruggengraat te veranderen en de banden te versterken die de charmes op hun plaats houden, Het team van Barron heeft een manier ontwikkeld waarop deze antivirale middelen de krachten kunnen behouden die peptiden verliezen wanneer ze worden afgebroken door proteasen.

"We zijn verheugd dat onze peptoïden een groot potentieel hebben als nieuwe antivirale middelen, ' zei Barron.

Opwaarts potentieel

In hun studie hebben Barron en team kozen ervoor om zich te concentreren op het herpesvirus, die het meest opmerkelijk is voor het veroorzaken van koortsblaasjes rond de mond, seksueel overdraagbare aandoeningen en zelfs bepaalde vormen van blindheid. Als ze later in het leven worden gecontracteerd, herpes kan bijzonder verwoestend zijn voor zijn gastheer. Herpesvirus-herseninfecties worden ook in verband gebracht met de ziekte van Alzheimer, een actief onderzoeksgebied.

Het team heeft een aantal potentiële peptoïden beoordeeld, te beginnen met een bibliotheek van 120 moleculaire structuren - die op dat moment slechts chemische symbolen op een pagina waren. Op basis van voorlopige experimenten, ze hebben deze teruggebracht tot 10 veelbelovende kandidaten, die haar team synthetiseerde. Barron werkte vervolgens samen met professor Gill Diamond (Universiteit van Louisville) om haar nieuw geslagen moleculen te testen, niet alleen op hun effectiviteit tegen het herpesvirus, maar maar ook vanwege hun effect op gezonde menselijke cellen van het buitenoppervlak van de mond - bekend als het orale epitheel.

Zoals verwacht, sommige peptoïden vertoonden geen effect tegen het virus. Anderen waren actief, maar schadelijk voor gezonde gastheercellen. Maar een kostbaar handvol van vijf peptoïden bleek aanvullende studie waard. Uiteindelijk, twee raakten de goede plek - het herpesvirus bestrijden zonder de epitheelcellen te beschadigen. Een van de kandidaten, in feite, toonde "volledige" effectiviteit tegen het virus, en dat heeft Barron enthousiast gemaakt over de mogelijkheden voor de behandeling van herpes en, misschien, voorbij.

De bubbel laten barsten

De peptoïden werken door het inkapselende buitenmembraan van het virus te verstoren. Deze beschermende bel is de sleutel tot het vermogen van elk virus om zichzelf in gezonde weefsels te insinueren en zijn schadelijke DNA in menselijke cellen te verspreiden. leidend tot infectie.

"Peptoïden vernietigen de membranen, niet alleen van herpes maar ook van andere virussen. Dit zou ze een brede toepasbaarheid moeten geven, misschien zelfs tegen bepaalde dodelijke virale infecties die momenteel niet te genezen zijn, ' zei Barron.

Barron heeft sindsdien monsters van peptoïden naar laboratoria voor infectieziekten over de hele wereld gestuurd met het verzoek deze nieuwe structuren te testen tegen een groot aantal virulente stammen, met name het SARS-CoV-2-virus dat COVID-19 veroorzaakt, maar ook bekendere virussen zoals griep en rhinovirus, de boosdoener achter de verkoudheid.

"De eerste rapporten van mijn medewerkers zijn zeer bemoedigend, "Zei Barron. "Omdat onze peptoïden een zeer specifiek menselijk breed-spectrum antiviraal peptide nabootsen - cathelicidin LL-37 - waren we niet verrast dat ze werken, maar nog steeds absoluut verheugd om deze resultaten van over de hele wereld te zien binnenkomen."