Mempersiapkan Wabah Ensefalitis Equine Besok

Reseptor seluler Research ID untuk virus ensefalitis kuda timur.

Sebuah studi baru yang dipimpin oleh para peneliti di Harvard Medical School telah mengidentifikasi satu set reseptor seluler untuk setidaknya tiga terkait alphavirus dibagikan ke nyamuk, manusia, dan hewan yang menjadi inang virus.

Selangkah lebih maju, para peneliti menguji molekul “umpan” yang berhasil mencegah infeksi dan memperlambat perkembangan penyakit dalam serangkaian percobaan dalam sel dan model hewan, langkah pertama yang penting menuju pengembangan obat-obatan pencegahan dan kuratif terhadap virus yang sangat patogen ini dengan potensi pandemi. .

Hasil diterbitkan di Alam.

Memahami biologi dasar dari siklus hidup virus sangat penting untuk menemukan cara mencegah penyakit, dan membangun pengetahuan dasar seperti itu sebelum wabah sangat penting untuk mempersiapkan wabah di masa depan, kata penulis senior studi tersebut. Jonatan Abraham, asisten profesor mikrobiologi di Institut Blavatnik di HMS dan spesialis penyakit menular di Brigham and Women’s Hospital.

“Memahami bagaimana virus masuk dan menginfeksi sel adalah hal yang mendasar,” katanya. “Masuknya virus ke dalam sel manusia atau mamalia lainnya menandai awal dari infeksi dan akhirnya penyakit, dan merupakan tempat yang bagus untuk mulai mencari strategi pencegahan potensial dan pengobatan kuratif.”

Alphavirus yang dipelajari para peneliti, termasuk EEEV, memiliki sejarah menyebabkan wabah mematikan, jika berumur pendek, tetapi sedikit yang diketahui tentang bagaimana virus menyerang sel inang. Hanya beberapa reseptor lain yang terkait dengan infeksi dari alphavirus yang telah diidentifikasi. Kesenjangan dalam pengetahuan ini adalah salah satu alasan kurangnya pengobatan yang ditargetkan untuk virus mematikan ini, kata Abraham.

Nyamuk yang terinfeksi

Ensefalitis kuda timur (triple E) biasanya menyebar ke manusia dari gigitan nyamuk yang terinfeksi. Wabah triple E terbaru terjadi di New England pada tahun 2019. Wabah triple E membuat semua 32 kasus yang diketahui dirawat di rumah sakit dan membunuh 12 dari mereka yang terinfeksi, menurut laporan Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit AS tentang wabah triple E 2019.

Virus ini memiliki tingkat kematian 30 persen—artinya virus ini membunuh hampir sepertiga dari mereka yang didiagnosis dengan penyakit tersebut—sebanding dengan penyakit virus Ebola atau cacar.

Hampir setengah dari mereka yang bertahan hidup mengalami komplikasi neurologis jangka panjang dari penyakit ini, menurut CDC. Wabah yang lebih besar terjadi pada 1930-an dan 1950-an, tetapi pengumpulan data dan diagnostik telah banyak berubah sejak saat itu sehingga sulit untuk membandingkan besarnya wabah, menurut laporan CDC.

Ada manfaat besar untuk melakukan pekerjaan ini sebelum timbulnya wabah besar, kata Abraham, yang telah bekerja untuk mengidentifikasi reseptor yang digunakan virus sebagai jalur untuk masuk ke dalam sel dan menyebabkan penyakit dan mengembangkan perawatan antibodi untuk mencegah infeksi SARS-CoV-2. dan COVID-19.

Misalnya, pekerjaan sebelumnya pada SARS-CoV selama wabah SARS pada awal 2000-an sangat penting untuk meningkatkan kesiapsiagaan terhadap SARS-CoV-2. Ketersediaan sekuens genom SARS-CoV-2 dalam beberapa hari setelah pelaporan awal virus baru sangat penting untuk perkembangan pesat vaksin dan perawatan antibodi untuk COVID-19, karena virus terkait erat yang menyebabkan COVID-19 dan SARS sama-sama menyerang. inang manusia dengan menggunakan reseptor yang sama pada sel manusia untuk masuk dan menyebabkan penyakit.

Alat dan teknik penyaringan baru dalam biologi molekuler, biokimia protein, biofisika, dan biologi struktural memberikan kekuatan yang belum pernah ada sebelumnya untuk mempelajari lebih banyak tentang biologi dasar virus sebelum mereka muncul sebagai ancaman global, kata Abraham.

“Waktu untuk mempersiapkan skenario yang tidak pasti tetapi berpotensi bencana ini bukanlah ketika itu terjadi tetapi jauh sebelum itu terjadi,” kata Abraham.

Layar pengeditan gen

Untuk studi saat ini, para peneliti pertama kali menggunakan layar pengeditan gen CRISPR-Cas9 untuk mengidentifikasi reseptor untuk virus Semliki Forest (SFV) pada sel manusia. SFV adalah alphavirus yang dapat menyebabkan penyakit neurologis yang parah dan kematian pada hewan pengerat dan hewan lainnya.

Reseptor yang ditemukan para peneliti untuk SFV juga kompatibel dengan EEEV dan virus terkait lainnya yang disebut Sindbis, yang dapat menyebabkan demam dan nyeri sendi parah pada manusia dan menyebabkan penyakit saraf pada hewan dan hewan pengerat.

“Itulah mengapa penting untuk mempelajari virus ini sebagai keluarga,” kata Abraham. “Anda akhirnya dapat mempelajari virus seperti SFV dan menemukan sesuatu yang sangat menarik tentang biologi virus terkait yang berpotensi membuka cara baru untuk mengobati kategori virus baru yang mampu menyebabkan penyakit serius dan wabah pada manusia.”

Mengidentifikasi reseptor untuk banyak virus akan memberi para ilmuwan dan dokter awal yang baik dalam mengembangkan alat untuk mencegah, mengendalikan, dan mengobati infeksi jika wabah salah satu virus terjadi, kata Abraham.

Sebagai sarana untuk memverifikasi bahwa reseptor tersebut penting dalam menyebabkan infeksi, para peneliti melakukan percobaan dengan protein umpan, sebuah molekul dengan struktur yang meniru reseptor dan dapat mengelabui virus untuk mengikat obat, bukan ke sel inang. ini bertujuan untuk menginfeksi. Molekul itu, pada dasarnya, menonaktifkan virus dan mencegah masuknya ke dalam sel inang, mencegah infeksi.

Eksperimen tim menunjukkan bahwa memblokir virus dari interaksi dengan reseptor sel inang mencegah infeksi neuron manusia dan tikus.

Mereka juga menemukan bahwa molekul umpan melindungi tikus yang terinfeksi dari pengembangan ensefalitis alfavirus yang fatal dengan cepat—sebuah temuan yang menurut para peneliti menunjukkan jalur ini dapat ditargetkan oleh obat-obatan atau antibodi untuk mengobati ensefalitis alfavirus pada manusia ketika infeksi memang terjadi.

Para peneliti mengingatkan bahwa mereka melakukan penelitian pada hewan mereka dengan virus Semliki Forest dan bukan dengan EEEV, jadi percobaan lebih lanjut akan diperlukan untuk memverifikasi bahwa pendekatan yang sama dapat bekerja untuk alphavirus yang berbeda dan pada manusia.

Mengubah wawasan dasar seperti ini menjadi alat klinis biasanya membutuhkan waktu bertahun-tahun. Para peneliti perlu memastikan itu aman dan efektif dan perlu menemukan cara terbaik untuk mengelola molekul umpan. Untuk mengulur waktu sebanyak mungkin sebelumnya untuk mempersiapkan virus yang muncul, sangat penting untuk membangun basis pengetahuan ini sebelum pandemi berikutnya, kata Abraham.

“Kita semua—ilmuwan, pembuat kebijakan, dan warga negara—akan mendapat banyak manfaat dari belajar untuk berpikir lebih maju,” kata Abraham. “Semakin kita tahu tentang biologi dasar dari berbagai keluarga virus, terutama bagaimana mereka menginfeksi dan berinteraksi dengan inangnya, semakin siap kita untuk menghadapi apa pun yang terjadi selanjutnya.”

Sumber: HMS