מחסלים את הנגיף

הצורך לפתור את מגפת הקורונה הוליד התארגנות חוצת-גבולות – שבין יוזמיה נמנה ד"ר ניר לונדון ממכון ויצמן למדע – אשר מחברת בין אנשי אקדמיה מארבע מדינות, חברות ביוטק, מעבדות שירות עצמאיות וחברות תוכנה, כדי להחיש פיתוח תרופה נגד COVID-19.

על מנת לפתח מולקולות קטנות, שייקשרו אל חלבון מרכזי ב-SARS-CoV-2 וינטרלו את הנגיף, ד"ר ניר לונדון עובד בשיתוף עם מדענים מאוניברסיטת אוקספורד, ממרכז הסרטן ממוריאל סלואן קטרינג, מאוניברסיטת קולומביה הבריטית, מחברת הביוטק מקליפורניה PostEra ומספקית הכימיקלים הענקית Enamine.

השותפים כבר פיתחו כלים לאפיון המבנה של הפרוטאז המרכזי של הנגיף, אנזים חיוני שאחראי לשלב קריטי במחזור חייו של הנגיף. מטרתם היא לגלות כיצד ניתן לפגוע בפעילותו של אנזים זה, כדי שניתן יהיה לפתח תרופה יעילה נגד קורונה כבר בחודשים הקרובים – פרק זמן מהיר משמעותית מזה שבדרך כלל דרוש לפיתוח תרופות.

ד"ר לונדון וחברי מעבדתו במחלקה לכימיה אורגנית שבמכון ויצמן מתמחים בגילוי תרופות על בסיס קשרים קוולנטיים. הם פיתחו פלטפורמת סריקה חדשנית המבוססת על פרגמנטים אלקטרופיליים (electrophile-fragment screening platform), שבה כבר עשו שימוש בעבר נגד מגוון חלבונים. בשבועיים האחרונים, הם יישמו אותה נגד הפרוטאז של הנגיף (שמקורו בבריטניה) וזיהו מולקולות ראשוניות מבטיחות שעשויות לשמש כנקודות פתיחה לעבודה על תרופות נגד קורונה.

הצוותים של אוניברסיטת אוקספורד ושל Diamond Light Source (מאיץ החלקיקים הלאומי בבריטניה) הצליחו לפתור מבנה גבישי שמראה כיצד רכיבים אלה נקשרים באתר הפעיל של הפרוטאז. עד כה, כבר זיהתה הקבוצה הבינלאומית 78 מולקולות ראשוניות בפרוטאז של הקורונה, 37 מהן הם פרגמנטים קוולנטיים שנמצאו במעבדתו של ד"ר לונדון. מה שנחוץ כעת, זה לבצע אופטימיזציה של נקודות התחלה אלה ולנסות לייצר תרופה. שלבים אלה של שילוב עשרות נקודות ההתחלה למציאת הכיוונים שכדאי לעבוד עליהם, דורשים את מומחיותם של אנשי כימיה רפואית, כימו-אינפורמטיקאים ומומחים לעיצוב מולקולות.

אתגר המונים לטובת מדע

המדענים יצרו אתגר מקוון במודל של מיקור-המונים ברשת (crowdsourcing challenge) ופנו באמצעותו לאנשי כימיה רפואית ולמומחי עיצוב תרופות מבוסס-מחשב ברחבי העולם כדי שיעצבו מולקולות טובות יותר על בסיס הפרגמנטים הקיימים. את התוצאות יפיצו למדענים רבים, שיעבדו במקביל עד למציאת מועמדים מתאימים לעבור לשלב פיתוח התרופה.

עד כה, קיבלו המדענים בחזרה קרוב לאלפיים עיצובים, והאתגר עדיין פתוח. המודלים מבוססי הבינה-המלאכותית של חברת PostEra, המשמשים לעיבוד של סינתזה כימית וליצירת סימולציות לתרופות, ישמשו לנבא את עוצמת הקישור בין המולקולות לחלבון (binding affinity). יחד, הם ירחיבו משמעותית את היכולת לאתר תרכובות מתאימות. ברגע שזה יקרה, מעבדות התמיכה וחברת החומרים Enamine יבצעו את הניסויים הדרושים בבטחה.

במקביל, תרכובות אלה יימסרו למעבדות מחקר ברחבי העולם, בין השאר במכון ויצמן, כדי שיבדקו את השפעתן נגד פרוטאז הקורונה. תרכובות מבטיחות ייבדקו על דגימות קליניות. המדענים הסכימו לשתף את כל הנתונים שיאספו באופן פתוח, עם הציבור הרחב, כדי להימנע מביורוקרטיה ומשיקולים של קניין רוחני. כל הנתונים פתוחים לקהילת החוקרים, מה שמבטיח מאמץ משותף גלובלי אמתי.

Dr. Nir London is supported by the Dr. Barry Sherman Institute for Medicinal Chemistry, Moross Integrated Cancer Center, the Helen and Martin Kimmel Center for Molecular Design, Rising Tide Foundation, the Joel and Mady Dukler Fund for Cancer Research, the Estate of Emile Mimran, Nelson Sirotsky, and Virgin JustGiving. He is the incumbent of the Alan and Laraine Fischer Career Development Chair. He runs the Honey and Dr. Barry Sherman Lab