Ett nytt tillvägagångssätt för att ta itu med virus genom att inrikta sig på "kontrollcentret" i viralt RNA kan leda till brett spektrum av antivirala läkemedel och ge en första försvarslinje mot framtida pandemier, enligt ny forskning vid University of Birmingham.

I en ny studie, publiceras i Angewandte Chemie , Forskare har visat hur detta tillvägagångssätt kan vara effektivt mot SARS-CoV-2-viruset som är ansvarigt för covid-19-pandemin. Tidigare modellering och in vitro-analys av teamet och publicerad i Kemivetenskap har också visat effektivitet mot HIV-viruset.

Professor Mike Hannon, från University of Birminghams School of Chemistry, är medförfattare till studien. Han sa:"Även om SARS-CoV-2-vaccin har utvecklats med oöverträffad hastighet, det har fortfarande varit 12 månaders väntan på utveckling och godkännande. Virala pandemier förblir ett stort hot och därför behövs brett spektrum antivirala medel för att hålla sjukdomar som coronavirus på avstånd medan effektiva läkemedel utvecklas."

Tekniken som föreslås av teamet använder cylindriskt formade molekyler som kan blockera funktionen av en viss sektion i ena änden av RNA-strängen. Dessa RNA-sektioner, känd som oöversatt RNA, är avgörande för att reglera replikationen av viruset.

Oöversatt RNA innehåller kopplingspunkter och utbuktningar - huvudsakligen små hål i strukturen - som normalt känns igen av proteiner eller andra RNA-bitar - händelser som är avgörande för att viral replikation ska inträffa. De cylindriska molekylerna attraheras av dessa hål, och när de väl glider in i dem, RNA sluter sig runt dem, bildar en exakt passform, vilket följaktligen kommer att störa virusets förmåga att replikera.

"Vårt tillvägagångssätt erbjuder en mycket lovande ny väg för antiviral läkemedelsdesign, " säger professor Hannon. "Medan de flesta läkemedel under utveckling riktar sig mot virusets proteiner, vi har identifierat molekyler som kan hantera den mest fundamentala delen av viruset – dess RNA. Experiment som backas upp av datormodellering har redan visat att detta är effektivt mot SARS-CoV-2 och HIV-virus och vi räknar med att det också kommer att vara effektivt mot en lång rad andra virus, erbjuder ett viktigt första steg mot ett brett spektrum antiviralt läkemedel."

Medförfattare Dr. Pawel Grzechnik, vid University of Birminghams School of Biosciences, sa:"Den pågående COVID-19-pandemin har avslöjat hur viktig RNA-biologi är för att förstå molekylära processer som äger rum i våra celler, att hitta sätt att undertrycka patogener och att göra effektiva och säkra vacciner. RNA dyker först nu upp i samhällets allmänna medvetande som det viktigaste verktyget i terapier. Vi hoppas kunna fortsätta vår forskning och ytterligare undersöka antivirala egenskaper hos cylindrarna vid University of Birmingham."

Dr Zania Stamataki, vid University of Birminghams Institute of Immunology and Immunotherapy och även medförfattare, sade:"SARS-CoV-2-pandemin har betonat det trängande behovet av utveckling av nya antivirala behandlingar, speciellt för RNA-virus. I Birmingham har vi toppmoderna anläggningar för inneslutning på nivå 3 som tillåter oss att studera hela virusets livscykel. Vi har utvecklat modeller för att testa effekterna av nya antivirala terapier, och de supramolekylära cylindrarna visar lovande resultat mot replikering av SARS-CoV-2. Ambitionen är att dessa nya kategorier av föreningar kan förfinas och målinriktas för att utöka deras funktion mot många andra virus som infekterar människor och djur."

Teamet kommer att fortsätta att utveckla designen av den cylindriska molekylen för att förbättra dess effektivitet och kontroll, och även att helt förstå hur det fungerar inom viruset innan man testar det i en modellorganism.

De cylindriska molekylerna har varit föremål för tidigare forskning, ledd av professor Hannon, som fokuserade på att hitta ett sätt att kontrollera hur cylindern interagerar med DNA och RNA. Denna forskning resulterade i nya föreningar som har potential att utvecklas till riktade behandlingar för cancer, virus och andra sjukdomar, och är föremål för en patentansökan inlämnad av University of Birmingham Enterprise.