< Terug naar vorige pagina

Project

Enterovirus muismodellen voor de evaluatie van de werkzaamheid van nieuwe antivirale middelen en de mogelijke ontwikkeling van resistentie

In het Enterovirus genus (EV, familie van de Picornaviridae) zijn de rhinovirussen (RV’s) onderverdeeld in drie species: RV-A, RV-B en RV-C. Lange tijd werden deze virussen beschouwd als onschadelijke pathogenen van de bovenste luchtwegen. RV-infecties van de onderste luchtwegen worden echter steeds vaker beschreven. Bovendien worden deze virussen ook geassocieerd met ernstige exacerbaties van astma en chronisch obstructieve longziekten (COPD). Met meer dan 160 geïdentificeerde RV-genotypen en een zeer beperkte kruisneutralisatie, is de ontwikkeling van een vaccin uitermate moeilijk. Verschillende antivirale doelwitten in de replicatiecyclus zijn reeds geïdentificeerd. De best bestudeerde klasse van antivirale moleculen zijn de zogenaamde capside-binders. Deze moleculen verhinderen virus ‘entry’ en ‘uncoating’ door te binden aan het virale capside. De antivirale activiteit van verscheidene moleculen, inclusief de capside-binders pleconaril, is reeds getest in klinische studies voor de behandeling van RV-infecties, maar tot nu toe heeft nog geen enkel molecule goedkeuring gekregen wegens veiligheids- of werkzaamheidsproblemen. Er is daarom een dringende nood aan krachtige en veilige antivirale middelen voor de profylaxe en behandeling van RV-infecties, en in het bijzonder voor risicopatiënten met onderliggende chronische aandoeningen (hoofdstuk 1).

De ontwikkeling van een proefdiermodel om de in vivo antivirale werkzaamheid en het effect van een langdurige behandeling op de ontwikkeling van resistentie te bestuderen wordt sterk belemmerd doordat RV’s enkel mensen kunnen infecteren. Om deze reden maken we gebruik van een surrogaatvirus, namelijk coxsackievirus B4 (CV-B4), om een lethaal muismodel te ontwikkelen (hoofdstuk 2). CV-B4 is een humaan virus dat, net zoals RV, behoort tot het Enterovirus genus, maar, in tegenstelling tot RV, is CV-B4 ook gekend voor zijn efficiënte replicatie in muizen. We karakteriseerden een dosisafhankelijke systemische CV-B4-infectie bij volwassen SCID (severe combined immunodeficient) muizen die zich uitte in een ernstige pancreatitis met een diffuse necrose van de exocriene pancreas. Vervolgens hebben we de in vivo werkzaamheid van pleconaril en de replicatieremmer compound A in dit muismodel geëvalueerd. Een profylactische behandeling met compound A beschermde de SCID-muizen tegen de CV-B4-infectie gedurende minstens 60 dagen in tegenstelling tot pleconaril dat in vivo geen enkel antiviraal effect vertoonde. Wanneer de behandeling met compound A een of twee dagen na de infectie werd gestart, werd de ziekteprogressie significant vertraagd. Tenslotte werd een gereduceerde, dagelijkse dosering gedurende langere tijd gebruikt om het effect van een langdurige behandeling op de genetische variatie binnen de viruspopulatie te bestuderen. We kunnen besluiten dat we een enterovirus-infectiemuismodel hebben ontwikkeld waarmee antivirale moleculen tijdens preklinische onderzoeken kunnen worden gekarakteriseerd en de opkomst van potentiële resistente varianten kan worden onderzocht, waardoor de rationale voor verdere klinische ontwikkeling wordt ondersteund.

In hoofdstuk 3 stellen we voorop om een fysiologisch relevant muismodel te ontwikkelen om de antivirale activiteit van RV-remmers in de bovenste luchtwegen te bestuderen. We laten zien dat na intranasale CV-B4-inoculatie van volwassen SCID-muizen virale replicatie kon worden gedetecteerd in de glandulaire epitheelcellen van de nasale mucosa en dit tot vijf dagen na infectie. Vervolgens onderzochten we het effect van systemische (orale) of lokale (intranasale) toediening en profylactische of therapeutische behandeling. Zowel orale als intranasale toediening van compound A beschermde de nasale mucosa volledig tegen de CV-B4-infectie. Bovendien was een therapeutische behandeling met compound A in staat om de muizen te genezen van een reeds geïnduceerde bovenste luchtweginfectie. Daarentegen kon noch systemische noch lokale toediening van de pleconaril de muizen beschermen tegen eenzelfde CV-B4-infectie. Ten slotte bieden we hier een eerste bewijs dat antivirale behandeling ook de CV-B4-geïnduceerde inflammatoire cascade kan beperken. Samengevat is dit fysiologisch relevante enterovirus muismodel een geschikt hulpmiddel om de meest optimale kandidaat voor verdere klinische ontwikkeling op een meer rationele manier te selecteren.

In een nauwe samenwerking met medicinale chemici werd een klasse van RV-capside-binders verder ontwikkeld om de efficaciteit en de breed-spectrum activiteit te verbeteren. In hoofdstuk 4 startten we met de compound LPCRL_2034 (EC50 RV-B14 = 3,4 ± 1,0 μM, CC50 HeLa > 263 μM) en voerden we vervolgens een reeks farmacomodulaties uit met vijf- en zes-ledige heterocycles aan de ‘pore-side’ van de VP1-pocket. Daarnaast werden heterocyclische farmacomodulaties in de richting van de ‘toe-end side’ van de VP1-pocket onderzocht (hoofdstuk 5). Uiteindelijk bereikten de meest actieve compounds 10e en 10h een EC50-waarde van 0,2 μM tegen RV-B14 (CC50 HeLa> 600 μM), wat een 17-voudige verbetering is vergeleken met LPCRW_2034. Bovendien verhoogde enantioseparatie de activiteit van beide compounds significant (EC50 RV-B14 = 0,035 ± 0,006 μM en EC50 RV-B14 = 0,06 ± 0,03 μM respectievelijk). Compounds 10e en 10h vertoonden daarenboven een antivirale activiteit tegen een selectie van zowel RV-A- als RV-B genotypen, dit in tegenstelling tot de originele hit molecule. De resultaten van een ‘time-of-addition’ onderzoek toonden aan dat compounds 10 een vergelijkbaar werkingsprofiel hebben als capside-binder pleconaril en dat de farmacomodulaties dus geen invloed hadden op het werkingsmechanisme. Onderzoek naar resistentieontwikkeling leverde ook een eerst indicatie dat RV-B14 minder snel resistentie tegen compounds 10 zou ontwikkelen in vergelijking met pleconaril. In conclusie kunnen we stellen dat we een nieuwe reeks RV-remmers geïdentificeerd hebben met een interessant farmacologisch profiel.

Datum:1 okt 2014 →  25 feb 2019
Trefwoorden:rhinovirus, antivirals, mouse models
Disciplines:Microbiologie, Systeembiologie, Laboratoriumgeneeskunde
Project type:PhD project