Stanford-UCSF-forskere rapporterer om ny kur mod forkølelse i humane celler og mus

Midlertidig deaktivering af et enkelt protein inde i vores celler kan muligvis beskytte os mod forkølelse og andre virussygdomme, ifølge en undersøgelse ledet af forskere ved Stanford University og University of California-San Francisco.

Resultaterne blev foretaget i humane cellekulturer og hos mus.

Vores bedstemødre har altid spurgt os, 'Hvis du er så klog, hvorfor er du ikke kommet med en kur mod forkølelsen ?. Nu har vi en ny måde at gøre det på. "

Jan Carette, Ph.d., lektor i mikrobiologi og immunologi

Tilgangen til målretning af proteiner i vores egne celler virkede også til at stoppe vira forbundet med astma, encephalitis og polio.

Forkølelse, eller ikke-influenzarelaterede øvre luftvejsinfektioner, er for det meste en ugelang gener. De er også verdens mest almindelige infektionssygdom, koster den amerikanske økonomi anslået 40 milliarder dollar om året. Mindst halvdelen af ​​alle forkølelser er et resultat af rhinovirusinfektioner. Der er cirka 160 kendte typer rhinovirus, hvilket hjælper med at forklare, hvorfor forkølelse ikke forhindrer dig i at få en til en måned senere. Gør tingene værre, rhinovirus er meget mutations-tilbøjelige og som resultat, hurtig til at udvikle lægemiddelresistens, samt at undgå den immunovervågning, der er forårsaget af tidligere eksponering eller en vaccine.

I en undersøgelse, der skal offentliggøres 16. september i Naturmikrobiologi , Carette og hans medarbejdere fandt en måde at stoppe en bred vifte af enterovirus, herunder rhinovirus, fra at replikere inde i menneskelige celler i kultur, såvel som hos mus. De opnåede denne bedrift ved at deaktivere et protein, i pattedyrsceller, og som alle enterovirus ser ud til at have brug for for at replikere.

Carette deler seniorforfatterskab med Or Gozani, MD, Ph.d., professor i biologi ved Stanford og Dr. Morris Herzstein professor i biologi; Raul Andino, Ph.d., professor i mikrobiologi og immunologi ved UCSF; og Nevan Krogan, Ph.d., professor i cellulær og molekylær farmakologi ved UCSF. Hovedforfatterne er tidligere Stanford -kandidatstuderende Jonathan Diep, Ph.d., og Stanford postdoktorale forskere Yaw Shin Ooi, Ph.d., og Alex Wilkinson, Ph.d.

Kendt og frygtet

En af de mest kendte og frygtede enterovirus er poliovirus. Indtil fremkomsten af ​​en effektiv vaccine i 1950'erne, virussen stavede lammelse og død for mange tusinde børn hvert år alene i USA. Siden 2014 har en anden type enterovirus, EV-D68, har været impliceret i forvirrende toårige udbrud af en polioagtig sygdom, akut slap myelitis, i USA og Europa. Andre enterovirus kan forårsage encefalitis og myocarditis - betændelse i hjernen og hjertet, henholdsvis.

Som alle vira, enterovirus rejser let. For at replikere, de drager fordel af proteiner i de celler, de inficerer.

For at se, hvilke proteiner i humane celler er afgørende for enteroviral fecunditet, efterforskerne brugte en genombred skærm udviklet i Carettes laboratorium. De genererede en dyrket linje af humane celler, som enterovirus kunne inficere. Forskerne brugte derefter genredigering til tilfældigt at deaktivere et enkelt gen i hver af cellerne. Den resulterende kultur indeholdt, i alt, celler, der mangler et eller andet af hvert gen i vores genom.

Forskerne inficerede kulturen med RV-C15, et rhinovirus, der vides at forværre astma hos børn, og derefter med EV-C68, impliceret i akut slap myelitis. I hvert tilfælde, nogle celler formåede at overleve infektion og gyde kolonier. Forskerne var i stand til at bestemme, hvilket gen i hver overlevende koloni, der var slået ud af drift. Mens både RV-C15 og EV-D68 begge er enterovirus, de er taksonomisk forskellige og kræver forskellige værtscelleproteiner for at udføre deres replikationsstrategier. Så, de fleste af de menneskelige gener, der koder for proteinerne, hver viraltype, der skal trives, var forskellige, også. Men der var kun en håndfuld individuelle gener, hvis fravær hæmmede begge typeres evne til at komme ind i celler, replikere, bryde ud af deres mobilværelser og invadere nye celler. Især et af disse gener skilte sig ud. Dette gen koder for et enzym kaldet SETD3. "Det var klart vigtigt for viral succes, men man vidste ikke meget om det, "Sagde Carette.

Forskerne genererede en kultur af menneskelige celler uden SETD3 og forsøgte at inficere dem med flere forskellige slags enterovirus-EV-D68, poliovirus, tre forskellige typer rhinovirus og to sorter af coxsackievirus, som kan forårsage myokarditis. Ingen af ​​disse vira kunne replikere i de SETD3-mangelfulde celler, selvom alle viste sig i stand til at pille celler, hvis SETD3-producerende kapacitet blev genoprettet.

Forskerne observerede en 1, 000-faldig reduktion i et mål for viral replikation inde i humane celler uden SETD3, sammenlignet med kontroller. Slår SETD3-funktion ud i humane bronchiale epitelceller inficeret med forskellige rhinovirus eller med EV-D68 cut-replikation ca. 100 gange.

Uigennemtrængelige mus

Mus, der blev bioteknisk udviklet til fuldstændigt at mangle SETD3, voksede til tilsyneladende sund voksenalder og var frugtbar, alligevel var de uigennemtrængelige for infektion af to forskellige enterovirus, der kan forårsage paralytisk og dødelig encephalitis, selv når disse vira blev injiceret direkte i musens hjerner kort tid efter de var nyfødte.

"I modsætning til normale mus, de SETD3-mangelfulde mus var fuldstændig upåvirket af virussen, "Sagde Carette." Det var virussen, der var død i vandet, ikke musen. "

Enterovirus, vidste forskerne, har ingen brug for det afsnit af SETD3, som celler anvender til rutinemæssig enzymatisk aktivitet. I stedet, enterovirus vogn rundt om et protein, hvis interaktion med en anden del af SETD3 -molekylet, på en endnu ukendt måde, er nødvendig for deres replikation.

"Dette giver os håb om, at vi kan udvikle et lægemiddel med bred antiviral aktivitet mod ikke kun forkølelse, men måske alle enterovirus, uden selv at forstyrre SETD3's normale funktion i vores celler, "Sagde Carette.

Carette og Gozani er medlemmer af Stanford Bio-X og Stanford Maternal &Child Health Research Institute, samt fakultets stipendiater fra Stanford ChEM-H. Gozani er medlem af Stanford Cancer Institute.

• Tarmbakterielle ændringer påvirker lupusbehandlingsresultater i graviditet
• Ny indsats for at studere gastrointestinale gasser og deres indflydelse på tarmsygdomme