Merkittävistä taudinaiheuttajaviruksista löytyi uusi haavoittuvuus

Laajasta taudinaiheuttajavirusryhmästä löydetyn uuden ominaisuuden avulla voidaan mahdollisesti kehittää uusia viruslääkkeitä flunssaan, polioon ja muihin sairauksiin. Pikornavirusten ryhmä pitää sisällään muun muassa rino- ja enterovirukset, joista ensin mainitut aiheuttavat vuosittain miljoonia ylähengitysteiden tulehduksia eli flunssaa, ja myötävaikuttavat astman kehittymiseen. Enterovirukset puolestaan aiheuttavat miljoonittain aivokalvotulehdus-, aivotulehdus- ja poliotapauksia sekä muita infektioita. Toistaiseksi ei ole saatavilla viruslääkkeitä, jotka soveltuisivat rino- ja enterovirusten aiheuttamien sairauksien hoitamiseen tai torjumiseen. 

– Jo 30 vuotta tämän valtavan ja ihmisille haitallisen virusryhmän tutkimus on keskittynyt Michael Rossmannin ja kollegoiden alkuperäislöydoksiin pikornavirusten rakenteesta. He havaitsivat viruksen pinnalla kohdan, joka vaikutti herkältä lääkeaineille, mutta monista yrityksistä huolimatta tätä kohtaa ei ole kyetty hyödyntämään. Markkinoilla ei siis vieläkään ole lääkettä, joka taltuttaisi virusinfektion. Tutkimuksemme osoittaa, että viruksessa on myös toinen lääkkeille herkkä kohta, jonka mekaanista heikkoutta voimme hyödyntää, sanoo professori Sarah Butcher Biotekniikan instituutista, Helsinki Institute of Life Sciences, Helsingin yliopisto.

Viruslääkkeiden kehittämisessä suurena haasteena on virusten nopea mutatoitumiskyky

Virukset tarvitsevat soluja monistuakseen ja monissa viruksissa tapahtuu rakenteellisia muutoksia isäntäsoluun tunkeutumisen yhteydessä. Näiden muutosten estämistä viruspartikkelien vakauttamisella pidetään lupaavana keinona torjua virusten monistuminen. 

Viruksia tappavia hoitoja etsiessään tutkijat löysivät yhdisteen, joka vakautti tutkimusmallina käytetyn pikornaviruksen. He tarkastelivat lääkeaineen ja viruksen muodostamaa kokonaisuutta kryoelektronimikroskopian avulla selvittääkseen lääkkeen vaikutusmekanismin. Kryoelektronimikroskopiassa tuhansia kaksiulotteisia kuvia yhdistämällä tutkimuskohteesta muodostetaan erittäin yksityiskohtaisia kolmiulotteisia kuvia. 

Pikornaviruksia on tutkittu jo kymmenien vuosien ajan, mutta tutkimuksen tekijät havaitsivat viruksen pinnalla ennestään tuntemattoman syvänteen. Tutkittava yhdiste oli sitoutunut syvänteeseen ja samalla vakauttanut viruksen. Tämä lukitsi viruspartikkelin muotoon, jossa se ei enää kyennyt tunkeutumaan isäntäsoluun. Löytääkseen mahdollisimman moneen eri pikornavirukseen vaikuttavan hoitomenetelmän ryhmä valmisti suuren joukon molekyylejä käyttäen tutkittua yhdistettä lähtökohtanaan.

Viruslääkkeiden kehittämisessä suurena haasteena on virusten nopea mutatoitumiskyky, jonka takia tehokkaat lääkkeet muuttuvat tehottomiksi. On mahdollista, että tämä tuoreeltaan löydetty syvännekin mutatoituu ja tarjoaa pikornaviruksille suojan niitä vastaan kehitettyjen hoitojen varalta, mutta tutkimuksen tekijöiden mukaan löydös saattaa olla virusten monistumisen kannalta niin merkittävä, että mutanttiversioita sisältävät virukset eivät välttämättä ole elinkelpoisia, mikä tekisi lääkeaineesta viruksille voittamattoman.

– Löydökseemme liittyy myös rajoituksia; vaikka tämä alue löytyykin kaikista tutkimistamme pikornaviruksista, on lääkeaineet räätälöitävä jokaiselle viruslajille erikseen. Huomasimme myös, että virukset voivat mutatoitumalla kehittää lääkeaineille vastustuskyvyn, joskin tällöin virusten kelpoisuus alenee. Nämä ovat vasta alustavia löydöksiä ja tarvitaan todella paljon työtä, että saamme viruslääkkeen apteekin hyllylle, sanoo Butcher.

Tämä tutkimus tuo myös lisää ymmärrystä pikornaviruksista. Butcherin mukaan tämä muistuttaa siitä, että jopa virusten proteiinikuorien kaltaisiin monimutkaisiin systeemeihin voidaan vaikuttaa yksinkertaisilla molekyyleillä. Nämä voivat toimia kuin molekulaarisena liimana, joka häiritsee infektioon vaadittavaa tasapainoa.