Microbiologie in hapklare porties
Amfibische verdedigers van virusziekten
Virale ziekten behoren wereldwijd tot de belangrijkste doodsoorzaken. Zika, MERS, ebolavirus, griep en parainfluenzavirussen zijn slechts enkele van de epidemieën die zich de afgelopen decennia hebben voorgedaan. Therapeutica, voornamelijk vaccins, zijn beschikbaar voor een paar van deze virusziekten. Echter, de ongekende wereldwijde sterfgevallen veroorzaakt door het SARS-CoV-2 coronavirus hebben de bezorgdheid over medicijnen tegen verschillende opkomende en opnieuw opkomende ziekten weer op de voorgrond van de wetenschap gebracht. Je vraagt je misschien af waarom we in de eenentwintigste eeuw, ondanks al onze technologische vooruitgang, slechts tegen een klein aantal virale infecties vaccins hebben kunnen ontwikkelen.
Nou, MUTATIES!
Mutaties in het genoom (DNA of RNA) van een organisme bepalen het natuurlijke proces van overleven of uitsterven. Mutaties kunnen soms gunstig en soms schadelijk zijn. Virussen hebben een extreem hoge mate van genetische mutatie. Het is in feite een miljoen keer hoger dan bij mensen.
Hoge mutatiesnelheden veroorzaken het ontstaan van virusgeneraties, of varianten, die vaardiger zijn in het repliceren en infecteren van nieuwe gastheren. Als het virus blijft evolueren, is het ontwikkelen van een vaccin op maat van een specifieke variant financieel niet haalbaar. Bovendien duurt het vaak jaren, zo niet decennia, voordat efficiënte vaccins commercieel verkrijgbaar zijn. Daarom is de zoektocht naar alternatieven voor vaccins noodzakelijk.
Een veelgeprezen alternatief zijn antivirale peptiden. Antivirale peptiden zijn populair vanwege hun veelzijdigheid in hun snelle ontwerp, hun hoge efficiëntie en hun vermogen om virussen in verschillende stadia van hun levenscyclus aan te pakken. Onderzoekers hebben in de loop der jaren geprobeerd om deze antivirale middelen uit verschillende natuurlijke bronnen te halen, waaronder planten, algen en korstmossen.
Amfibieën staan bekend om hun natuurlijke vermogen om antimicrobiële stoffen te produceren die effectief zijn tegen kanker, ontstekingen en diabetes. In een recente studie onderzocht een team onderzoekers van de Universiteit van Campania “Luigi Vanvitelli” deze peptiden van amfibieën om te zoeken naar een pan-inhibitor voor opkomende en opnieuw opkomende respiratoire virussen. En de resultaten waren heel interessant.
Maar wat is dit peptide precies en hoe werkt het?
Hylin-a1: de held!
Anuranen (kikkers en padden) worden erkend als opmerkelijke bronnen van antimicrobiële stoffen. Huidafscheidingen van anuranen als gevolg van stress of verwondingen blijken antivirale effecten te hebben tegen menselijke virale infectieziekten. Peptiden van verschillende kikkersoorten zijn de afgelopen tien jaar gezuiverd en gekarakteriseerd op zoek naar antimicrobiële stoffen.
In 2009 bestudeerde een groep onderzoekers de Zuid-Amerikaanse gevlekte boomkikker, Hyla albopunctata (of H. albopunctatus). Het is een veel voorkomende bewoner van tropische regenwouden, met duidelijke gele vlekken over zijn hele lichaam en een grootte van 30-65 mm. In hun onderzoek scheidde het team een nieuw eiwit uit de huidafscheidingen van H. albopunctata dat ze al snel hylin-a1 (Hy-a1) noemden. Biochemische analyse onthulde dat het een efficiënte antibacteriële en schimmelwerende peptide is. Sindsdien is er weinig onderzoek gedaan naar het potentieel van hylin-a1 als antiviraal middel tegen verschillende infecties.
De groep van de Universiteit van Campanië wilde met hun nieuwste werk de interesse in dit onderzoeksgebied nieuw leven inblazen. Als onderdeel van het experiment werd Hylin-a1 blootgesteld aan vier verschillende virus families in verschillende stadia van infectie in Vero-cellen, een cellijn die is afgeleid van nierepitheelcellen van een Afrikaanse groene aap. Hieronder bevonden zich menselijke coronavirussen (HCoV-229E en SARS-CoV-2), paramyxovirussen (MeV, HPIV-3 en RSV), influenza H1N1-virus en coxsackievirus B3 (CVB3).
Met behulp van de plague-assay, een veelgebruikte techniek in virusonderzoek, werden de hylin-a1-virusinteracties gemeten door het aantal actieve viruskolonies te tellen. De experimenten werden uitgevoerd onder vier condities:
- Co-behandeling: Verocellen werden gelijktijdig blootgesteld aan elk virus en hylin-a1
- Cel voorbehandeling: Verocellen werden eerst behandeld met hyalin-a1 (gedurende 1 uur), daarna met virussen
- Cel nabehandeling: Verocellen blootgesteld aan virussen voor infectie (gedurende 1 uur), daarna hylin-a1
- Virus voorbehandeling: Vero-cellen blootgesteld aan een mengsel van virus en hylin-a1, werden voor het experiment geprepareerd.
Actie (of reactie)
Hylin-a1 remde met succes influenza-, paramyxovirussen en coronavirusinfecties. Het peptide had echter geen effect op de coxsackievirus B3 (CVB3) infectie. Het team leidde verschillende hypotheses af in een poging de reden achter deze bevindingen te vinden.
Hylin-a1 vertoonde virucidale activiteit (het vermogen om virussen te vernietigen of inactiveren) door twee mechanismen. Ten eerste door zich te richten op de afbraak van de virale envelop, die het virale RNA en DNA beschermt en helpt voorkomen dat het menselijke immuunsysteem zich hierop richt. Dit wordt ondersteund door een eerder onderzoek van de groep, waarin werd aangetoond dat hylin-a1 in staat is om bacteriële celmembranen af te breken. Interessant genoeg is de lipidensamenstelling van de virale envelop en de bacteriële celwand vergelijkbaar. Dit suggereert dat hylin-a1 zich mogelijk richt op de microbiële lipiden en membraanverstoring veroorzaakt door een gemeenschappelijke strategie aan te passen. Deze redenering valideert ook het gebrek aan effectiviteit van hylin-a1 tegen CVB3, dat een niet-envelopped virus is.
Ten tweede, door zich te richten op de virale fusie-eiwitten. Virussen brengen bepaalde eiwitten tot expressie op hun buitenmembraan, fusie-eiwitten genoemd, waardoor ze contact maken met hun gastheercellen. Dit is een cruciaal proces omdat deze eiwitten fungeren als het primaire contactpunt tussen het virus en de gastheercellen. Door het effect van hylin-a1 op met respiratoir syncytieel virus (RSV) geïnfecteerde cellen te observeren, werd in de huidige studie een verminderde expressie van het fusie-eiwit van RSV, F, vastgesteld.
Het huidige onderzoek stelt een revolutionaire biomolecuul voor die de potentie heeft om een oplossing te zijn voor verschillende opkomende en opnieuw opkomende virusziekten. Door de meest recente therapeutische benaderingen, zoals conjugatie met antilichamen, te combineren met het dubbele mechanisme van antivirale werking dat in hylin-a1 is gevonden, zou meer onderzoek kunnen worden gedaan. Zulk onderzoek is cruciaal, omdat de volgende virale dreiging nooit ver weg is. En hylin-a1, een virusremmer, zou het antwoord kunnen zijn.
Link to the original post: Chianese, Annalisa, et al., “Hylin-a1: A Pan-Inhibitor against Emerging and Re-Emerging Respiratory Viruses.” International journal of molecular sciences, vol. 24,18 13888. 9 Sep. 2023, doi:10.3390/ijms241813888
Featured image: Cover Image generated by Playground
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 