【所有生命都應被溫柔以待】共同打擊茲卡病毒，願每個孩子都能健康成長
近年來在南美洲頻發的茲卡病毒（Zika Virus）已被世界衛生組織認定為全球危機，需投入更多資源及力量迅速建立有效的預防和治療措施，但截至目前仍沒有受到核可的疫苗或藥物可以使用。
現在抗茲卡病毒研究者採用更多高通量篩選技術來加速抗病毒藥物研發。 Molecular devices的高內涵影像平台（High-content screening, HCS）很榮幸能加入這場戰役，關於如何使用HCS技術加速茲卡病毒研究的文章，可以參考2017-1月的Cell Reports和2017-8月的Cell stem cell期刊。
什麼是茲卡病毒？
茲卡病毒屬於黃病毒屬，其包括丙型肝炎病毒，西尼祿病毒，登革病毒和黃熱病毒等。除了蚊蟲傳染外，目前已證實可由性傳播，增加了其危險性。
茲卡病毒可感染多種細胞和組織，尤其是胎兒和成人的腦及相關細胞，誘發先天性頭小畸型（Microcephaly，右圖）和吉蘭-巴雷綜合征(Guillain-Barre syndrome,GBS)等。
在高通量篩選策略上這兩份研究十分類似。簡單來說，首先選取篩選細胞進行化合物預處理，然後進行病毒感染，達到所需時間後固定細胞並利用針對病毒的抗體進行染色，最後利用HCS進行高通量的採集和分析。但是在細節上兩份研究各有自己的特色，主要包括以下幾項：
對象細胞
Rausch et al.,基於三種易受感染的細胞進行高通量篩選，因此其關注的藥物nanchangmycin能有效作用于多種原代細胞，並能抗多種茲卡病毒株和類似的黃病毒屬成員，具有很高的廣譜抗病毒能力。同時，通過對比不同的細胞篩選結果他們能發現病毒可利用不同的機制感染不同的細胞系。
相比較下，Zhou et al.,關注人類神經前體細胞(human neural progenitor cells，hNPCs)，其應用了細胞重編程技術(reprogramming)從人的皮膚樣本中誘導多能幹細胞（iPSCs）,並進行定向分化得hNPCs進行篩選。相較於Rausch et al所使用的永生細胞系，hNPCs更接近原代細胞系，更能類比病毒的感染環境，因此所獲得的藥物Hippeastrine hydrobromide (HH)在體內都具有抗病毒效果。
透過此兩份研究也顯示HCS技術可廣泛適用於永生細胞系(immortal cell line)和初代細胞(primary cell)，如初代細胞不易取得，可通過幹細胞定向分化間接獲得，同時細胞重編程技術也可以應用於此。
化合物庫
兩份研究皆採用了FDA認證的化合物庫（約1000種），此外Rausch et al同時還引入了1000種已知的生物活性物質。
採用既有化合物庫主要考量是安全性，同時也可加速了靶點篩選進程。但可惜的是，這兩份研究的先導藥物中都還未找出明確的藥物靶點，需要後期深入的研究分子機制。
篩選標準
兩份研究皆關注的指標是
- 抑制病毒感染的效率
- 藥物毒性篩選
傳統的藥篩方法中最主要的挑戰和失敗原因，很多來自候選藥物安全性因素(藥物毒性)。而HCS方法中，可同步直接篩選靶向細胞的活性和細胞數，觀察候選藥物是否能抑制病毒誘發的細胞數目減少。此外也可通過影像分析手段排除具有自發螢光的假陽性組別。Zhou et al.,的報告中指出，HH無論在體外還是體內實驗中，皆具有非常高的安全性。
先導藥物
篩選策略決定了所發現的藥物可能會抑制病毒感染，釋放和擴散的任何一個階段。Rausch et al.,所發現的Nanchangmycin只能預防感染，對於已感染的細胞其不能根除病毒，但是其廣譜抗病毒的能力非常適合抑制病毒在體內的擴散。而Zhou et al.,發現的HH不僅能有效抑制茲卡病毒對神經細胞的感染，同時也能作用於已經感染的細胞。Nanchangmycin的效果在研究中只做到了原代細胞水準，而HH則延伸到了Fetal-like Organoids和體內水準，是非常有潛力的抗擊茲卡病毒工具，其靶點也值得深入的探究。
如文內所述，採用HCS加速開發的優勢通過這些研究充分展現，篩選所獲得的藥物不僅能作用於多種原代細胞，抵抗多種茲卡病毒株甚至到黃病毒屬的其他病毒，也驗證了體內有效性。更重要的是，HCS技術可直接進行藥物毒性篩選，時篩選掉不安全的候選藥物。
除了進一步對先導藥物進行深入的安全性和機制研究外，作者還有提到其他有意義的篩選值得進行，例如，感染後的24小時內是茲卡病毒的感染期，而36-48小時後則是病毒的釋放和擴散期，因此優化感染和給藥的條件結合HCS我們能發現作用於病毒擴散不同階段的潛在藥物。
Rausch et al.的研究中發現。許多候選藥物之前並未報導具有抗病毒效果，因此擴大篩選不同化合物庫會具有非常高的研究和發展潛力。隨著Chemogenomic Library的興起和HCS的普及，我們堅信HCS會成為一個非常有力的推動藥物/靶點發現工具
- Nat Rev Drug Discov. 2017 Apr;16(4):285-296.
【新品發佈】ImageXpress® Nano自動成像系統——具遠端操控拍照分析的高性價比自動成像系統
【文獻索引】
Nanodecoys lure and trap Zika virus, BY JAMES URQUHART8 JANUARY 2019
https://www.chemistryworld.com/news/nanodecoys-lure-and-trap-zika-virus/3009962.article
Blocking Zika: New antiviral may treat and prevent infection, a Stanford study suggests, Blocking Zika: New antiviral may treat and prevent infection, a Stanford study suggests, byJennifer HuberPublished onFebruary 6, 2019
https://scopeblog.stanford.edu/2019/02/06/blocking-zika-new-antiviral-may-treat-and-prevent-infection-a-stanford-study-suggests/
留言
張貼留言