Nel 2009, il colosso farmaceutico GlaxoSmithKline ha pubblicato un articolo su Antiviral Research che descrive un nuovo promettente farmaco che i suoi scienziati stavano studiando. Il farmaco, chiamato GSK983, era un antivirale ad ampio spettro - un farmaco in grado di combattere una varietà di virus diversi - che sembrava essere efficace contro l'HPV, la mononucleosi e altro. L'articolo descrisse la sintesi e gli effetti del composto e proseguì concludendo che giustificava ulteriori studi. Ma stranamente, secondo lo studio, i ricercatori non avevano idea di come funzionasse il composto.
Il gigante farmaceutico ha messo molte risorse nella droga; un articolo corrispondente mostra la sintesi sulla scala dei chilogrammi e sono stati condotti alcuni studi sugli animali. Quindi, la compagnia ha tranquillamente interrotto i suoi esperimenti. GSK983 era stato abbandonato.
Passarono gli anni, ma la droga non fu dimenticata. Quando non sono usciti articoli successivi, un gruppo di scienziati di Stanford ha deciso di affrontare il problema da soli. "È stato interessante il fatto che esistesse un buon antivirale che l'industria ha lasciato da solo, probabilmente perché non era in grado di spiegare le modalità di azione di questo farmaco", afferma Jan Carette, che gestisce un laboratorio di virologia presso la Stanford School of Medicine. Carette ha collaborato con colleghi dei dipartimenti di genetica e chimica a uno studio, pubblicato su Nature Chemical Biology a marzo, che ha esaminato il meccanismo di GSK983 e affrontato alcuni dei suoi problemi.
Grazie a diverse nuove tecniche, GSK983 potrebbe avere un futuro dopo tutto, uno che potrebbe aiutare i medici a combattere le malattie emergenti come Zika senza dover passare tutta la burocrazia della FDA. Ma GSK983 è solo un farmaco, applicabile solo a determinate classi di virus. Potrebbe essere eccezionale, o potrebbe essere semplicemente uno di una serie di composti nella ricerca di antivirali ad ampio spettro - e un programma di doppio screening genetico pionieristico in questo studio potrebbe essere uno strumento potente che accelererà l'intero processo.
Se hai un'infezione batterica, vai dal medico, che prescrive un antibiotico. Alcuni sono più efficaci di altri e alcuni sono più adatti a particolari infezioni, ma in generale, se si lancia un antibiotico in un batterio, si chiarirà l'infezione. Non è così per i virus, molti dei quali richiedono farmaci o vaccini specifici. Il processo per sviluppare tali trattamenti può durare un decennio o più, quando il virus si è spesso evoluto e cambiato.
Ecco perché un antivirale ad ampio spettro potrebbe essere così potente. Avere un farmaco (o un numero limitato di farmaci) applicabile nelle epidemie emergenti come Zika, nonché le malattie rare che non attirano abbastanza attenzione da giustificare farmaci specifici, sarebbero estremamente importanti sia per le aziende farmaceutiche che per le organizzazioni di sanità pubblica, accelerare la risposta globale all'epidemia e salvare vite umane.
Ma in genere lo sviluppo antivirale è un processo dolorosamente lento. A differenza dei batteri, che sono sensibili agli antibiotici generali, è una sfida creare composti che prendano di mira più virus perché il modo in cui i virus si replicano sono così vari e perché sono attivi all'interno delle cellule dell'ospite, spiega Johan Nyets, professore di virologia presso l'Università di Lovanio, in Belgio, che da decenni sostiene la ricerca ad ampio spettro.
Il ritmo dello sviluppo di farmaci può essere fondamentale per ridurre al minimo l'entità di un focolaio. "Se sta emergendo un nuovo patogeno, come nel caso di Zika, e devi iniziare a sviluppare farmaci nel momento in cui emerge questo nuovo patogeno, sei troppo tardi perché ci vogliono in media 8-10 anni prima di avere un composto sviluppato in laboratorio per uso clinico ", afferma Nyets. Mentre il Congresso discute su come (e quanto) finanziare la ricerca di Zika, restiamo sempre più indietro.
GSK983 prende di mira una classe di virus che dirottano l'RNA di una cellula ospite e utilizza quel meccanismo di replica per creare più virus. L'interruzione di tale processo (una tecnica nota come targeting dell'ospite) è un modo per attaccare un'infezione, ma poiché gli enzimi che il virus utilizza per dirottare la cellula ospite sono importanti per l'ospite stesso, gli effetti collaterali spesso includono l'uccisione o l'arresto della stessa cellula che stai cercando di proteggere.
L'equipaggio di Stanford sospettava che questo potesse essere ciò che tratteneva il GSK983. Nel documento originale, gli autori menzionavano che le cellule ospiti a volte morivano o cessavano di moltiplicarsi quando veniva somministrato il farmaco. "La sfida è quella di separare gli effetti antivirali e di inibizione della crescita", hanno scritto gli autori. GlaxoSmithKline ha confermato che il farmaco non è mai passato agli studi sull'uomo a causa della tossicità.
"Non abbiamo davvero idea di quali fossero i piani di GSK per questo farmaco, quali siano le loro scoperte effettive, internamente", afferma Michael Bassik, un assistente professore il cui laboratorio ha eseguito schermi genetici per lo studio di Stanford. Bassik ha bisogno di scoprire esattamente quali geni il farmaco ha preso di mira, in modo da poter capire cosa stava uccidendo le cellule. Per fare questo, ha impiegato una tecnica completamente nuova o, in realtà, due tecniche in parallelo: interferenza CRISPR e RNA.
CRISPR è la più recente tecnologia di modifica genetica del giorno, che utilizza una proteina per giuntare o, in questo caso, tagliare le informazioni genetiche. Non è così semplice come attivare un interruttore, ma il processo effettivamente spegne i geni uno alla volta, per vedere quali cambiano il comportamento del farmaco.
L'interferenza dell'RNA, d'altra parte, introduce una parte dei dati dell'RNA che, quando trascritta, sopprime l'azione genica, piuttosto che spegnerla completamente. Poiché questo modifica la funzione dei geni, anziché distruggerli, mantengono alcune delle loro azioni. Pertanto, la tecnica genera dati su geni essenziali che, se eliminati completamente, ucciderebbero la cellula.
Ogni tecnica trova un diverso insieme di geni; riferendosi in modo incrociato tra loro, il team di Stanford è stato in grado di isolare probabili target, ovvero i geni (e gli enzimi che producono) che il farmaco influenza.
"Il punto di questo documento è di dire, ottenendo, facendo queste due strategie in parallelo, un quadro molto più completo della biologia del sistema, e in questo caso, la biologia del modo in cui funziona questo particolare farmaco", dice Bassik.
Ciò che ha mostrato è questo: GSK983 funziona come un interferone: blocca un enzima chiamato DHODH che viene utilizzato nella replica. (Questa era, in effetti, anche la supposizione di GlaxoSmithKline.) Senza quell'enzima, né il virus basato sull'RNA né la cellula basata sul DNA possono replicarsi. Questa intuizione offre ai ricercatori una migliore comprensione di come sfruttare il composto per combattere questo tipo di virus senza uccidere le cellule che stanno cercando di salvare.
Ciò lascia ancora il problema della tossicità. Ma sapendo quale enzima era bloccato, il team di Stanford è stato in grado di ripristinare solo la replicazione del DNA aggiungendo un composto chiamato deossicitidina, invertendo così la tossicità ma non l'attività antivirale. Hanno dimostrato la sua efficacia con la dengue, afferma Carette, e i prossimi passi includono il test su Zika.
Questo è stato testato solo in vitro nello studio, sottolinea Bassik, e sono in corso test in vivo. Suggerisce un potenziale futuro per GSK983, ma forse ancora più importante, mostra che il doppio schermo CRISPR / RNA potrebbe essere utile contro uno dei principali ostacoli alla scoperta di farmaci. "Hai una serie di molecole, non sai quale sia il loro obiettivo", afferma Bassik. "[Se] possiamo entrare con questa tecnologia e identificare l'obiettivo reale, dovrebbe davvero facilitare lo sviluppo di quei farmaci."
GlaxoSmithKline, da parte sua, sta ascoltando. "Il rinnovato interesse ci ha motivato a rivedere il modo in cui possiamo pubblicare tali dati e renderli disponibili alla comunità scientifica", afferma la portavoce Kathleen Cuca.
