When biologist meets chemist: a search for HIV-1 inhibitors

Date

2015-10-22

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

HIV-1 on pandeemiline viirus ning nakatatud inimeste arv maailmas suureneb pidevalt. Vaktsiin selle vastu puudub, kuid nakatatud patsientide raviks on kliinilise kasutuse loa saanud ligi 30 erinevat ühendit. Erinevatesse klassidesse kuuluvate inhibiitorite kombineeritud kasutamine (ART) on kujunenud HIV-ga nakatunud patsientide ravimise aluseks. ART ravi kõige olulisemaks puuduseks on ravimite toksilised kõrvaltoimed ning uute resistentsete viiruse tüvede teke. Antud väitekirja põhieesmärgiks oli leida efektiivseid mittetoksilisi ühendeid, mis suruvad maha HIV-1 replikatsiooni (nii metsik-tüüpi viiruse kui ka resistentsete tüvede oma) keskendudes eelkõige pöördtranskriptaasi inhibiitoritele. Kolm gruppi keemilisi ühendeid testiti antiretroviirus-vastase toime suhtes: atsüklilised tümidiini nukleosiidi analoogid, bimorfoliinid ja nende derivaadid ning sahariidhüdrasoonid. Samuti tõestati eksperimentaalselt eelneva in silico skriiningu käigus saadud tulemusi. Käesoleva töö tulemusena töötati välja meetod HIV-1 inhibiitorite skriinimiseks ViraPower lentiviiruse ekspressioonisüsteemi (Invitrogen) põhjal. Meetod on kiire, lihtne, usaldusväärne ning on kõlblik kasutamiseks väljaspool kõrgenenud ohutustasemega laborit (BSL3). Kõige tugevam toime meie laboris uuritud ühenditest oli mitte-nukleosiidsel pöördtranskriptaasi inhibiitoril (NNRTI), mis omas tuntud ravimi Nevirapiiniga sarnast aktiivsust, kuid oli kahjuks mitteaktiivne viiruse resistentsete vormide vastu. Antud ühend leiti ratsionaalse ravimidisaini strateegiat kasutades. Antud töö tulemused võimaldasid täiustada olemasolevat in silico skriiningu meetodit, mis võimaldab tulevikus kavandada uusi ning efektiivsemaid HIV-1 inhibiitoreid.
HIV-1 is a pandemic virus and the numbers of infected people are constantly increasing all over the world. There is no vaccine available, but about 30 compounds have been approved by FDA for the treatment of HIV-infected patients. ART (antiretroviral therapy) consists of a combination of at least 3 inhibitors with different mechanism of action. The main drawback of such treatment is side effects of the drugs and the appearance of new resistant forms of the virus. The aim of this work was to find non-toxic compounds which can effectively suppress HIV-1 replication (both wild-type and resistant forms of the virus). We focused our efforts mostly on the discovery of novel reverse transcriptase inhibitors. Three groups of compounds were tested for their antiretroviral activity (acyclic thymine nucleoside analogues, bimorpholines and their derivatives, and saccharide hydrazones); also we experimentally verified the results of the previous in silico screening. As a result of this work, we developed an assay for HIV-1 inhibitors′ screening. This assay is based on ViraPower Lentiviral Expression System (Invitrogen) and is simple, fast, reliable and can be used outside BSL3 facilities. The most potent compound, found by us so far, acts as a non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NNRTI) and has activity comparable to the activity of a known NNRTI nevirapine, but is unfortunately inactive against the resistant forms of the virus. This compound was found using ration drug design strategy. Most importantly, the results of this work allowed us to improve the existing in silico screening method, which could result in more potent HIV-1 inhibitors in the future.

Description

Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone.

Keywords

HIV-nakkused, HIV-1, pöördtranskriptaas, ensüümiinhibiitorid, antiviiruslik aktiivsus, HIV-infections, HIV-1, reverse transcriptase, enzyme inhibitors, antiviral activity

Citation