利用登革热病毒作为测试案例,生物学家开发了一种方法来发现阻断病毒增殖的药物
来自圣地亚哥州立大学的一组生物学家开发了一个平台,用于识别可能对多种病毒性疾病有效的药物。在最近的两篇文章中生物分子筛选杂志和可视化实验杂志研究人员以登革热病毒为例,描述了这种方法的工作原理,并确定了一种有朝一日可能用于对抗这种疾病的新药物。
在过去的几年里,由圣地亚哥州立大学生物学家Roland Wolkowicz领导的研究人员一直在开发基于细胞的平台,可用于监测病毒在宿主细胞内的生物分子活性。基于之前为HIV病毒创建的平台,Wolkowicz和他的团队建立了一个针对登革热病毒的新平台。
根据世界卫生组织的数据,登革热每年感染5000万至1亿人,目前还没有已知的疫苗或治疗方法。每年约有2.2万人死于这种疾病。
关键的乳沟
像所有病毒一样,登革热没有独立的自我复制手段。它劫持宿主的细胞机制复制宿主的遗传物质并传播新的病毒颗粒。为了成功地做到这一点,病毒依赖于许多复杂的蛋白质功能。
Wolkowicz团队的平台筛选宿主细胞,以检测登革热是否发生了一种特定的蛋白质功能,即膜前蛋白(prM)切割。prM的裂解过程对于新病毒粒子能够感染甲型肝炎病毒至关重要宿主细胞.阻止分裂的发生可以有效地阻止病毒的传播。
“裂解对病毒的生命周期绝对至关重要,”该杂志的通讯作者Wolkowicz解释说生物分子筛选杂志纸。“虽然prM裂解的作用还不完全清楚,但没有它,新粒子就不会成熟。通过阻断prM裂解,你显然降低了病毒感染其他细胞的能力。”
标记了
他实验室的技术将两个生物分子标签——一个“红色”标签和一个“绿色”标签——嵌入到受感染的细胞内,之所以叫“红色”标签,是因为荧光抗体能检测到它们。这些标签围绕着病毒的prM蛋白的一部分,当它被运送到细胞表面时,它们就会跟着走。标签被设计成这样,如果发生乳沟,其中一个就会脱落。
“如果你有乳沟,你就会失去绿色标签,”圣地亚哥州立大学流式细胞仪核心设施的经理、该研究的主要作者卡梅隆·斯默斯韦特说可视化实验杂志纸。
当prM发生裂解时,这些标签到达细胞表面,荧光抗体让研究人员知道裂解是否成功。一个单独的红色标记意味着确实发生了裂解,并且病毒能够输出新的传染性病毒病毒颗粒.但如果研究人员看到绿色标签,这意味着乳沟被阻断,病毒过程被停止。
使用这种技术,Smurthwaite和Zach Stolp(以前是圣地亚哥州立大学的学生,现在是约翰霍普金斯大学的博士生)测试了1280种药物化合物,看看它们中是否有任何一种可以阻止prM裂解以产生绿色标记,从而阻止登革热病毒生命周期中的关键步骤。
Smurthwaite说:“除了一个人,其他所有人对绿色都呈阴性反应。”
强大的平台
唯一成功的药物是一种被称为硫代strepton的化合物,已知它具有抗生素特性,但从未与之联系起来登革病毒.沃尔科维奇强调,这一发现不应该被解释为任何形式的疾病治疗。硫代strepton可能有一定的治疗作用登革热但要验证这一点还需要更多的研究和临床测试。
相反,Wolkowicz说,他的团队的结果证明了他们的平台在识别对抗病毒的候选药物方面是多么强大。他补充说,调整该平台来筛查其他病毒(如艾滋病毒、西尼罗河病毒、基孔肯雅热病毒和其他病毒)中的相同蛋白质途径相对容易。甚至可以同时筛选针对多种病毒的药物。
这样做不仅可以产生新的抗病毒药物,还可以更好地理解病毒生物学。
Wolkowicz说:“如果这个平台很强大,我们的就是,你可以想象用它来筛选成千上万种针对不同病毒的化合物,以发现新的抗病毒药物。”“这对于找到对癌症至关重要的因素很重要生命周期的病毒。”
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