Na tematskom natječaju Hrvatske zaklade za znanost odabrano je 11 projekata iz prirodnih, biomedicinskih i društvenih znanosti. Projekti obuhvaćaju nove dijagnostičke pristupe, razvoj novih cjepiva i lijekova te društvene aspekte pandemije uzrokovane virusom SARS-CoV-2. Ovi projekti prate svjetske trendove kao što su razvoj lijeka na bazi specifičnih protutijela, razvoj vektorskih cjepiva i masovno sekvenciranje genoma te će njihovi rezultati sigurno pridonijeti razumijevanju i borbi protiv virusa SARS-CoV-2.

Među odabranim projektima je i onaj koji vodi dr. sc. Andreja Mikoč, znanstvena suradnica Laboratorija za molekularnu genetiku na Institutu Ruđer Bošković. U projekt vrijedan 945 tisuća uključene su i dvije suradnice iz tog laboratorija.

Andrea Hloušek-Kasun doktorandica je koja koristi različite metode molekulskog modeliranja, ponajprije simulacije molekulske dinamike, kako bi istražila dinamiku različitih proteina i njihovih kompleksa s malim molekulama. Njezina je zadaća virtualno pretražiti biblioteku kemijskih spojeva i simulacija molekulske dinamike koronavirusnih domena u kompleksu s potencijalnim inhibitorima.

Proteinske modifikacije istražit će Petra Mikolčević, postdoktorandica na stipendiji Horizon 2020 Widening. S obzirom na to da ima iskustvo velikog broja eksperimentalnih metoda, potrebnih za ovaj projekt, testirat će inhibitorne učinke odabranih spojeva na aktivnost koronavirusnih makrodomena.

U projekt su uključeni i suradnici sa Sveučilišta u Oxfordu, dr. Ivan Ahel i prof. Sumana Sanyal. Dr. Ahel je jedan od vodećih stručnjaka u području ADP-ribozilacije i s njegovom grupom u tom području surađuju već desetak godina. Posljednjih nekoliko godina istražuju virusne makrodomene pa će njihovo znanje i iskustvo biti od velike koristi projektu.

Prof. Sanyal je virologinja i u njezinu će laboratoriju testirati učinke koronavirusnih inhibitora na replikaciju virusa i imunološki odgovor na modelu makrofaga.

'Inhibitori koronavirusa blokiraju jedan od virusnih proteina, uključen u mehanizam koji su razvili koronavirusi kako bi izbjegli imunološki odgovor domaćina', objašnjava Mikoč. 'Ti su inhibitori potencijalni lijekovi za bolest koju uzrokuju koronavirusi.'

Ekipa s Ruđera svoju će potragu za inhibitorima koronavirusa započeti virtualnom pretragom dostupnih biblioteka kemijskih spojeva kako bi odabrali potencijalne inhibitore. Zatim će ispitati inhibitorni učinak odabranih spojeva na aktivnost koronavirusnog proteina, koristeći niz eksperimentalnih biokemijskih metoda.

'Slijed korištenih metoda pooštravat će kriterije za odabir inhibitora pa ćemo u konačnici imati možda samo jedan ili svega nekoliko potencijalnih inhibitora koji će ući u in vivo fazu istraživanja, odnosno testiranje na pokusnim životinjama', objašnjava Mikoč. 'Inhibitori koji se pokažu djelotvornima na pokusnim životinjama postat će kandidati za ispitivanje na ljudima.'

Tijekom kliničkih testiranja provjerava se toksičnost, učinkovitost, optimalna doza te moguće nuspojave potencijalnog lijeka za čovjeka. No, o tom potom. Njihov projekt završava ranije, predkliničkim ispitivanjem na miševima.

'Rezultat je do samog kraja neizvjestan jer je nemoguće u potpunosti predvidjeti ponašanje potencijalnog lijeka u živom organizmu', kaže Mikoč. 'A kad/ako na kraju uspijemo, virus može mutirati i učiniti naš lijek nedjelotvornim. To je, nažalost, neizostavan dio vječne borbe između čovjeka i virusa.'

Mikoč i njezina ekipa na bakterijskom modelu istražuju strukturu i funkciju proteina koji su uključeni u ADP-ribozilaciju i njezin utjecaj na metabolizam bakterija. ADP-ribozilacija, između ostalog, aktivira imunološki odgovor nakon virusne infekcije. Svi koronavirusi sadrže makrodomene i koriste ih kako bi poništili učinak antivirusne ADP-ribozilacije.

'Dosad smo istraživali strukturu i funkciju nekoliko bakterijskih proteina koji pripadaju makrodomenskoj porodici', otkriva Mikoč. 'Svi ti proteini, uključujući koronavirusne makrodomene, imaju evolucijski očuvanu strukturu i funkciju, tako da se sva naša dosadašnja saznanja i eksperimentalne tehnike mogu primijeniti i koristiti u istraživanju koronavirusnih makrodomena.'

Struktura i funkcija koronavirusnih makrodomena istražuju se posljednjih petnaestak godina, a nedavno je potvrđena njihova uloga u umnažanju virusa u ljudskim stanicama. Time su virusne makrodomene postale obećavajuća meta antivirusnih lijekova, a inhibicija virusnih makrodomena pomoću malih molekula postala je novi pristup u liječenju bolesti izazvane koronavirusima.

Istraživanja su se intenzivirala nakon pojave virusa SARS-CoV-2 i trenutno mnoge istraživačke grupe u svijetu pokušavaju pronaći inhibitore koronavirusnih makrodomena koristeći sličan pristup. Zahvaljujući odobrenom projektu HrZZ-Corona, i hrvatski će se stručnjaci uključiti u ovu potragu za inhibitorima koronavirusnih makrodomena.

'Našim projektom uspostavit ćemo istraživačku platformu za otkrivanje i ispitivanje koronavirusnih inhibitora koja će se sastojati od niza računalnih i eksperimentalnih metoda', objašnjava Mikoč. 'Platformu ćemo koristiti kako bismo pronašli inhibitore za trenutno aktualni virus SARS-CoV-2, a moći ćemo je aktivirati bilo kada u budućnosti ako se ukaže potreba za novim inhibitorima za potencijalne nove patogene koronaviruse.'

Interdisciplinarna suradnja znanstvenika iz cijelog svijeta trebala bi omogućiti da se što prije dođe do konačnog, svima zajedničkog cilja.

'Intenzivno pratimo sekvenciranje koronavirusa, posebno 'hrvatskih', kao i potragu za inhibitorima makrodomenskih proteina te razvoj pokusnih miševa koji oponašaju infekciju virusom SARS-CoV-2', otkriva Mikoč.

Sekvence koronavirusnih genoma su im važne kako bi analizirali potencijalne mutacije koje mogu uzrokovati promjene u strukturi, odnosno mehanizmu djelovanja makrodomenskog proteina.

'Pronađemo li takve mutacije, proizvest ćemo mutirani makrodomenski protein i uključiti ga u naše istraživanje. Pokusni miševi omogućavaju pak ključni korak testiranja potencijalnog lijeka u živom organizmu', kaže Mikoč. 'Znamo da su odnedavno dostupni takvi miševi i planiramo ih koristiti u zadnjoj fazi istraživanja koje traje 18 mjeseci.'