REKLAMA


 

REKLAMA


 

Fotografia wykonana skaningowym mikroskopem elektronowym przedstawiająca wirusy (kolor zielony) wydostające się z limfocytu Fotografia wykonana skaningowym mikroskopem elektronowym przedstawiająca wirusy (kolor zielony) wydostające się z limfocytu C. Goldsmith Content Providers: CDC/ C. Goldsmith, P. Feorino, E. L. Palmer, W. R. McManus [Public domain], via Wikimedia Commons

Badania dla czterdziestu milionów

Współczesna medycyna potrafi kontrolować wirusa HIV – odpowiednie leki utrzymują go na poziomie niewywołującym AIDS. Mimo to liczba zakażeń wirusem stale rośnie – na świecie chorych może być obecnie nawet 40 mln osób. Nadzieją na zmianę tej sytuacji mogą być badania nad pronukleotydami, prowadzone przeze mnie w Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN


Romanowska_Joanna

Autorem tekstu jest Joanna Romanowska
Instytut Chemii Bioorganicznej, Polska Akademia Nauk, Poznań
 
 

Dr Joanna Romanowska pracuje w Zakładzie Chemii Kwasów Nukleinowych.
Grant Narodowego Centrum Badań i Rozwoju otrzymała na projekt „Nukleozydo difosforany
– nowatorska koncepcja pro-nukleotydów anty-HIV”.
 

 

 


Jednym z podstawowych powodów niepowodzeń w zwalczaniu HIV jest jego niezwykła szybkość replikacji (109 wirionów/dzień/osobę), której towarzyszy bardzo duża zmienność genetyczna (108 nukleotydów/dzień) i rosnąca liczba mutantów opornych na stosowane leki. Dlatego uzasadnione i konieczne jest stosowanie podejścia multilekowego, co wymaga ciągłego opracowywania nowych specyfików. Dzięki znajomości mechanizmów molekularnych można projektować leki godzące w określone mechanizmy replikacji wirusa. Jednym z nich jest odwrotna transkryptaza (HIV RT). Materiał genetyczny wirusa HIV to RNA (kwas rybonukleinowy), a enzym transkryptaza odpowiada za transkrypcję (przepisanie) wirusowego RNA na cDNA (komplementarny kwas deoksyrybonukleinowy), który po integracji z DNA gospodarza stanowi matrycę dla nowych kopii RNA wirusa. Przerwanie procesu transkrypcji hamuje replikację wirusa i tym samym zapobiega AIDS. Zgodnie z tą strategią opracowano analogi nukleozydów, czyli specjalne odpowiedniki elementów składowych potrzebnych do syntezy cDNA, z których kilka (np. AZT – nukleozydowy inhibitor odwrotnej transkrypcji) jest obecnie stosowanych w leczeniu AIDS. Analogi nukleozydów są właściwie prolekami, gdyż po wniknięciu do komórki muszą zostać ufosforylowane przez kinazy komórkowe do odpowiednich mono-, di- i w końcu trifosforanów, które są właściwymi inhibitorami syntezy wirusowego RNA. Okazało się jednak, że niektóre z tych związków (np. ddU) są słabymi substratami dla enzymów tego typu, przez co tracą wartość terapeutyczną.

 

W związku z ograniczeniami stosowania analogów nukleozydów w terapii anty-HIV powstała idea pronukleotydów. Nukleotydy również są elementami składowymi nici DNA, ale bardziej złożonymi niż nukleozydy, co pozwala ominąć kłopotliwy, pierwszy etap fosforylacji analogu nukleozydu w komórce. Według tej koncepcji prolekiem byłby odpowiednio chroniony nukleotyd, czyli pronukleotyd, z którego wewnątrz komórki usuwane są grupy ochronne fosforanu (w wyniku hydrolizy chemicznej lub/i przy udziale enzymów komórkowych) i uwolniony zostaje nukleozydo-5’-monofosforan, fosforylowany następnie do difosforanu i wreszcie do aktywnego trifosforanu. Pronukleotydy muszą jednak spełniać kilka, często sprzecznych, kryteriów: powinny być wysoce lipofilowe, czyli dobrze rozpuszczalne w tłuszczach, dobrze rozpuszczalne w wodzie i stabilne w fizjologicznych mediach. Powinny także wnikać do komórek docelowych, po czym zostać przekształcone w odpowiednie nukleotydy, a następnie w aktywne 5’-trifosforany. Niestety, również ta koncepcja ma pewne ograniczenia związane m.in. z utrudnionym w przypadku niektórych analogów nukleozydów procesem fosforylacji na etapie tworzenia difosforanu, uniemożliwiającym tworzenie pożądanego nukleozydo-5’-trifosforanu.

Schemat generowania aktywnego nukleozydo-5’-trifosforanu w komórce. Grafika Paweł Adamów 

W ramach projektu LIDER będę prowadzić kompleksowe badania nad nukleozydo-5’-difosforanami, nowatorskimi pronukleotydami, które mogą być wykorzystane do zwalczania wirusa HIV. Zamierzam skupić się zwłaszcza na syntezie nukleozydowych pochodnych, w przypadku których występuje problem z fosforylacją do mono- i difosforanów. Dzięki temu usprawnione będzie powstawanie aktywnego trifosforanu w komórce, co w praktyce przyspieszy wywołanie pożądanego efektu terapeutycznego. Wraz z zespołem planujemy opracować metodę otrzymywania tych słabo dotychczas poznanych proleków anty-HIV. Ponieważ jest to nowatorska koncepcja, do otrzymania tych związków wymagane będą nowe metody syntezy. W tym celu zamierzamy wykorzystać chemię H-fosfonianów, w której nasze laboratorium ma wieloletnie doświadczenie. Zamierzamy zaprojektować i przebadać kilka rodzajów nukleozydo-5’-difosforanów, posiadających w swej strukturze różnego rodzaju nukleozydy o znanej aktywności antywirusowej (ddU, d4T, AZT). Związki te będziemy modyfikować w części fosforanowej, w której przynajmniej jedną z grup fosforanowych będziemy maskować w celu wprowadzenia elementu lipofilowości. Istotną część projektu stanowić będą badania fizykochemiczne otrzymanych przez nas związków. Metodami obliczeniowymi zamierzamy wyznaczyć współczynnik podziału logP, który następnie porównamy z tymi samymi parametrami, ale wyznaczonymi doświadczalnie (standardowe metody pomiaru w układzie oktanol/woda). Uważamy, że te wyniki pozwolą nam prognozować zdolność do penetracji błon komórkowych i wnikania do komórek przez uzyskane pronukleotydy. Kluczowe dla określenia parametrów biologicznych otrzymanych przez nas związków będą badania cytotoksyczności (CC50 i CC90) i aktywności anty-HIV (EC50 i EC90), które zostaną wyznaczone na liniach komórkowych CEM-T4. Zamierzamy przeprowadzić także pomiary na komórkach TK- (z deficytem kinazy komórkowej), których celem będzie uzyskanie danych o sposobie działania tych związków.

 

Niezwykle istotna dla potrzeb niniejszego projektu jest współpraca z dwiema grupami badawczymi – chemików i mikrobiologów. Uczestnictwo w interdyscyplinarnym przedsięwzięciu z pewnością przyczyni się do osiągnięcia celu projektu, czyli otrzymania nukleozydo difosforanów, nowych, skutecznych i jakże potrzebnych leków anty-HIV.

 

 


Academia nr 3 (35) 2013

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl