מתקפה מחודשת על האיידס

החיפוש המתמיד אחרי נקודות תורפה של נגיף האיידס מניב רעיונות חדשים לתרופות ממשפחה חדשה

מאת גארי סטיקס, סיינטיפיק אמריקן.

המאמר הופיע בגליון מס' 25 של כתב העת, אוקטובר-נובמבר 2006

חוקרי נגיפים משקיעים נתח נכבד ממשאביהם בבחינת כל שלב זעיר במחזור החיים של נגיף האיידס (HIV) – החל בהיקשרותו לתא מתאי מערכת החיסון ובכניסתו לתוכו, ועד לשכפולו, לשחרור נגיפים חדשים מתוך התא הפונדקאי ולחיפוש תא קורבן חדש. משפחת התרופות החשובה האחרונה במלחמה ב-HIV הוצגה לפני כעשר שנים עם גילויים של מעכבי פרוטֶאָז. פרוטאז הוא אנזים המפרק חלבונים, והמעכבים משבשים את פעולתו החיונית לשלב האחרון בשכפול הנגיף.

בזמנו, כמה חברים בקהילת חוקרי האיידס תהו בלבם אולי יוכלו מעכבי הפרוטאז לשמש בסיס לתרופה. אך התקוות נכזבו לנוכח כושר התחבולה של הנגיף. באחד המחקרים התגלה שעד כמחצית מנשאי האיידס, המקבלים טיפול בארה”ב, נגועים בנגיפים שפיתחו עמידות לפחות לאחת מן התרופות שהם נוטלים. המומחים הקליניים יכולים לבחור מתוך יותר מ-20 תכשירים תרופתיים מעכבי פרוטאז ומשתי משפחות של תרופות המונעות מן הנגיף הפולש לשכפל את הרנ”א שלו לדנ”א, וכך לחבל ביכולת השכפול שלו. מתן שילוב של חומרים אלה (“הקוקטייל”) למטופלים אמור לפעול נגד היכולת הטבועה בנגיף לעבור מוטציות. אבל הגישה הזאת אינה מונעת תמיד את התפתחות העמידות לתרופות, לרבות עמידות למעכבי פרוטאז. “בהתחשב בעמידות הגוברת למעכבי פרוטאז יש חשיבות עצומה למצוא דרכים חדשות לשיבוש מחזור השכפול של הנגיף,” אומר אריק פריד, חוקר בתכנית לחקר עמידות לתרופות נגד איידס במכונים האמריקנים לבריאות (NIH).

כרגע מצויים בשלבי פיתוח שונים חומרים המפריעים לתהליכים הנגיפיים בתוך הפונדקאי. חומרים אלה משבשים את התהליכים בראשיתם, בעיצומם או בסופם. חוקרים באקדמיה ובחברה ביוטכנולוגית קטנה ששמה פנקוס (Pancos) בווטרטאון שבמסצ'וסטס פועלים בהשראת הצלחתם של מעכבי הפרוטאז כדי לפתח חומרים חדשים, בשם “מעכבי הבשלת הנגיף”, החוסמים את פעילות הפרוטאז בדרך חדשה. מעכבי פרוטאז מתקיפים באופן ישיר את הפרוטאז של ה-HIV, התקפה המונעת מן האנזים לעבד חלבון נגיפי בשם GAG. כשחלבוני GAG עוברים חיתוך מתאים, החלקים הנגזרים מהם יוצרים את הליבה החרוטית, הקרויה קופסית (capsid), המקיפה את הרנ”א ומגנה עליו. לעומת זאת, מעכב ההבשלה של פנקוס חוסם אתר המצוי בחלבון GAG שאליו נקשר הפרוטאז בדרך כלל. הדבר מונע מן הפרוטאז לחתוך את חלבון GAG בצורה נכונה. כתוצאה מכך הקופסית לא נבנית כהלכה והנגיף אינו יכול להדביק תא אחר.

לחפש רמזים

הדרך לתרופה המיועדת של פנקוס התחילה באמצע שנות ה-90, כשחברת בוסטון ביומדיקה החלה לשתף פעולה עם פרופסור מאוניברסיטת צפון קרוליינה בצ'פל היל. השותפים ביקשו לסרוק תרכובות המצויות באוסף עשבי מרפא סינים מסורתיים, כדי למצוא פעילות ביוכימית נגד HIV. מעבדתו של קיו-הסיונג לי גילתה מועמד אפשרי לתרופה בעשב מרפא טייוואני.

התרכובת שנמצאה, חומצה בטולינית (betulinic acid), הראתה פעילות חלשה נגד HIV. לאחר שניתחה המעבדה את ההרכב הכימי שלה, התברר שלאחר שינוי כימי מתקבלת נגזרת בעלת השפעה חזקה הרבה יותר. “חומצה בטולינית פעלה נגד HIV בריכוזים של מיקרו-מולר,” אומר גרהם אלאווי, מנהל התפעול הראשי של פנקוס. “הנגזרת הזאת פעלה בריכוזים של ננו-מולר.”

לפני שש שנים הפרידה בוסטון ביומדיקה את יחידת המחקר שלה בנושא HIV וייסדה את פנקוס שהחלה לחקור את התרכובת, שקיבלה את הסימון PA-457. הפעם לא היה מדובר במקרה חדש של Taxol, התרופה האנטי-סרטנית שייצורה דרש כריתה שנויה במחלוקת של עצי טקסוס נדירים, עד שנמצא לה תחליף חצי סינתטי. לפנקוס לא הייתה דרושה אספקה קבועה של עשבי מרפא טייוואניים. את החומצה הבטולינית אפשר להפיק מעצי דולב ומעצי לבנה מצויים. צעד נוסף של עיבוד כימי הניב את המולקולה הרצויה.

אף על פי שהחוקרים הבינו ש-PA-457 פועלת נגד כל הזנים של HIV, הם היו חייבים לגלות כיצד פועלת הנגזרת של החומצה הבטולינית נגד הנגיף ברמה המולקולרית. החברה רצתה סוג חדש של תרופות, לא עוד מעכב פרוטאז. היא יצרה אפוא קשר עם מעבדתו של פריד ב-NIH שחקרה את מחזור החיים של הנגיף.

קבוצת המחקר של פריד והחוקרים בפנקוס קבעו שהתרופה פועלת בשלבים המאוחרים של תהליך השכפול הנגיפי, כנראה בשלב יצירת הקופסית. החוקרים כבר ידעו שקופסית ה-HIV נוצרת כשחלבוני GAG שזה עתה נוצרו נקשרים לחלק הפנימי של קרום תא ה-T הפונדקאי. אחר כך הם נחתכים על ידי הפרוטאז של ה-HIV לפיסות קצרות. הם גם למדו בתהליך הפיתוח של מעכבי הפרוטאז שכל הפרעה בעיבוד ה-GAG תעשה את הנגיף לבלתי מידבק. ולכן הם התחילו לחקור את האינטראקציה בין PA-457 ובין חלבוני GAG, כדי לגלות איך בדיוק משבשת התרכובת את חיתוך ה-GAG לחלקים הדרושים לבניית הקופסית.

טיפוח עמידות

הצעד הראשון בהבנת דרך הפעולה של תרכובת מסוימת הוא לעתים קרובות יצירת עמידות. הדבר מאפשר למדענים לזהות את הנקודה המדויקת שבה מתקיימת אינטראקציה בין התרופה ובין אתר הפעולה שלה. כדי לטפח את העמידות, סיפקו פריד ועמיתיו PA-457 במינון נמוך לתרבית של תאי-T נגועים ב-HIV. אחר כך נקבע הרצף הגנטי של הנגיפים העמידים והושווה לרצף של הנגיפים שנכנעו לתרופה. הבדיקה הזאת מאפשרת למקם את האתר שעבר שינוי בנגיפים העמידים שנוצרו. התברר שהאתר הזה מצוי בחלבון GAG, במקום שבו הוא נקשר לפרוטאז. השינוי הזה מנע מ-PA-457 לחסום את פעילות האנזים.

ניתוח הזנים העמידים אפשר לחוקרים לוודא ש-PA-457 אינה עוד סתם מעכב פרוטאז. רוב התרופות, לא רק מעכבי HIV, פועלות באמצעות היצמדות לאנזימים. “פעולה המכוונת לסובסטרט [ולא לאנזים] היא פעולה לא מוכרת ומפתיעה,” אומר אלאווי. “כתוצאה מכך אנו סבורים שנהיה בעמדה חזקה למדי לקבלת פטנט.”

משמעות טיפוח הזנים העמידים אינה בהכרח שלתרופה צפוי אורך חיים רפואי קצר. למעשה, ייתכן שעמידות ל-PA-457 לא תתפתח במהירות מפני שאתר הקישור בחלבוני GAG, שאליו היא נקשרת, דומה בזני HIV שונים, ומשום כך אין הוא משתנה בקלות באמצעות מוטציות.

התרופה PA-457 כבר עברה שלב ביניים של ניסויים קליניים שבדקו את פעילותה בחולים שנטלו אותה במשך 10 ימים בהשוואה לקבוצה אחרת שנטלה תרופת דמה (פלצבו). נגיפי איידס משכפלים את עצמם במהירות רבה כל כך, עד שדי בניסוי קצר כדי לקבוע אם התרופה מתקיפה את הפתוגן בגוף. בממוצע נרשמה ירידה של 92% ברמת הנגיף במינון הגבוה ביותר של 200 מיליגרם. מטרת המחקר הייתה להגיע לירידה של 70% לפחות במדד הקרוי עומס נגיפי, כסימן ראשוני שהתרופה יעילה. ואולם, כמה חולים לא הגיבו, והחברה תקבע בשלב הבדיקות הבא אם אפשר לתת מינונים גבוהים מזה. “המסר העיקרי הוא שמדובר בתרופה פעילה ושהמחקר צריך להימשך,” אומר ג'פרי מ' ג'קובסון, האחראי על נושא המחלות המידבקות במכללה לרפואה של אוניברסיטת דרקסל והחוקר הראשי בניסויים הקליניים.

בסבב הבא יבדקו החוקרים פעילות בין-תרופתית עם תרופות אחרות, דרישה הכרחית לבחינת תרופה נגד HIV, שכן הטיפול באיידס חייב לכלול יותר מתרופה אחת בגלל החשש מעמידות. בימים אלה מעודד מנהל המזון והתרופות האמריקני (FDA) לערוך את הבדיקות האלה בשלבים הראשונים של הניסויים הקליניים. במהלך פיתוח תרופות חדשות לאיידס בעבר, גילו החוקרים פעילות בין-תרופתית רק בשלבים מאוחרים הרבה יותר בתהליך המבדקים הקליניים. אם יתנהל הכול כמתוכנן, פנקוס תוכל לבקש את האישור הסופי של ה-FDA ב-2008.

מעכבי הבשלה נוספים

PA-457 אינה הדוגמה היחידה למעכבי הבשלה, אם כי היא המתקדמת ביותר במירוץ המסחרי. באופן בלתי תלוי, גילו חוקרים באוניברסיטת אלבמה ובאוניברסיטת מרילנד מולקולות אורגניות קטנות המונעות מתת-היחידות הרבות של הקופסית להתחבר וליצור את העטיפה הסופית. “אנחנו מנסים לשנות את החלקים באופן שלא יוכלו להתאים זה לזה,” אומר פיטר פרווליג', פרופסור במחלקה למיקרוביולוגיה באוניברסיטת אלבמה.

הגישה הזאת מתקדמת במקביל לגישות אחרות המצויות בפיתוח שמיועדות לחבל במחזור החיים של הנגיף. מעכבי כניסה, ובהם חומר שגם פנקוס חוקרת, מונעים מן הנגיף להיכנס לתא. (מעכב כניסה אחד, הניתן בהזרקה, כבר קיבל את אישור ה-FDA, אבל התרופה של פנקוס אמורה להילקח בבליעה.) בין משפחות התרופות החדשות שהגיעו לשלבים המתקדמים של הניסויים מצויים מעכבי ההשתלבות. חומרים אלה פוגעים באנזים המאפשר לדנ”א שנוצר על ידי הנגיף להשתלב בדנ”א של התא הפונדקאי ומונעים בכך את ייצורו של רנ”א נגיפי חדש. יש צורך בכל הסוכנים הביולוגיים האלה ואף יותר. בהיעדר חיסון, שאפילו אינו נראה באופק, ימשיך הנגיף הנחות הזה – כמוסה שאורכה כמה ננומטרים המכילה רנ”א חד-גדילי – להערים גם על הרעיונות הטובים ביותר שהביולוגים המולקולריים יכולים להעלות בדעתם.

מעכבי הבשלה הם משפחה חדשה של תרופות נגד איידס הנחקרת עתה. הם תוקפים את הנגיף בשלב מאוחר של מחזור החיים שלו – כשרכיבים של הווירוס שנוצרו זה עתה מתחברים זה לזה ליצירת יחידות מידבקות חדשות המתחילות “להנץ” מתוך תא-T נגוע כדי שיוכלו להמשיך ולהדביק תאים אחרים.
התבגרות תקינה של
HIV
נגיף יחיד ושלם של HIV  מבצבץ מתוך תא-T כשהוא עטוף בשכבה  שנלקחה מקרום התא  הפונדקאי ועל פני השטח שלה מוצגים חלבונים  נגיפיים. אנזימי הפרוטאז  של הנגיף פועלים לקצוץ את מולקולות החלבון  GAG כדי ליצור חלבונים  אחרים, קטנים יותר.
חלבוני הקופסית  מתאחדים ליצירת ליבה  חרוטית, שיחד עם  הקופסית הגרעינית הפנימית חותמת  וממקמת כהלכה את   הגנים הנגיפיים, המצויים  בשתי מולקולות של רנ”א  חד-גדילי.

נגיף מטופל
התרופה המיועדת, PA-
457, נצמדת לחלבון  GAG ומונעת מן  הפרוטאז להפריד את  חלבון הקופסית מן  החלבון השכן ב-GAG – חלבון SP1.
כתוצאה מכך, מבנה  הכלאיים הנוצר מחלבוני  קופסית-SP1 והקופסית
הפנימית מקבלים צורה  בלתי תקינה. הדבר מונע  כנראה מן הנגיף לשכפל  את עצמו כראוי.

ועוד בנושא

PA-457: A Potent HIV Inhibitor That Disrupts Core Condensation by Targeting a Late Step in Gag Processing. F. Li et al. in Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Vol. 100, No. 23, pages 13555–13560; November 11, 2003.
The Prevalence of Antiretroviral Drug Resistance in the United States. Douglas D. Richman et al. in AIDS, Vol. 18, No. 10, pages 1393–1401; July 2, 2004.

The Discovery of a Class of Novel HIV-1 Maturation Inhibitors and Their Potential in the Therapy of HIV. Donglei Yu et al. in Expert Opinion on Investigational Drugs, Vol. 14, No. 6, pages 681–693; June 2005.