Wsparcie badań podstawowych i aplikacyjnych w poszukiwaniu nowych terapeutyków, diagnostyki i mechanizmu infekcji wirusowej SARS-CoV-2

POL-OPENSCREEN to inicjatywa obecna na Polskiej Mapie Drogowej Infrastruktury Bdawczej, która ma na celu poszukiwanie biologicznie aktywnych zwiazków chemicznych. W skład Komnsorcjum wchodzi obecnie 8 instytutów badawczych i instytutów Polskiej Akademii Nauk.  Trzech przedstawicieli tego konsorcjum (Instytut Biologii Medycznej PAN w Łodzi – lider konsorcjum POL-OPENSCREEN, Instytut Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu i Instytut Biochemii i Biofizyki PAN w Warszawie) jest także częścią europejskiej infrastruktury chemii biologicznej EU-OPENSCREEN ERIC. W odpowiedzi na pandemię COVID-19, bierzemy udział w badaniach nad poszukiwaniem nowych terapeutyków i metod diagnostycznych SARS-CoV-2 jak i badaniach podstawowych nad molekularnymi aspektami fizjologii i patologii wirusa.

Instytut Biologii Medycznej PAN (IBM PAN) w Łodzi. W związku z sytuacją epidemiologiczną oraz potrzebami diagnostyki zakażeń koronawirusem SARS-CoV-2, Instytut Biologii Medycznej Polskiej Akademii Nauk wsparł organizację i funkcjonowanie laboratorium wirusologicznego utworzonego w Centrum Kliniczno-Dydaktycznym Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Nowe laboratorium powstało w trybie pilnym dzięki współpracy specjalistów z łódzkiego środowiska naukowego, w tym IBM PAN, Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego, firmy Proteon Pharmaceuticals S.A. Laboratorium rozpoczęło działalność już dnia 23 marca 2020 r., a jego kierownikiem został prof. dr hab. n. med. Maciej Borowiec z Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. Doświadczony zespół wirusologów, mikrobiologów, genetyków, ekspertów w biologii molekularnej i diagnostów laboratoryjnych przeprowadza dużą liczbę testów wykrywających obecność materiału genetycznego koronawirusa w możliwie krótkim czasie. IBM PAN wraz z pozostałymi instytucjami wsparł uruchomione laboratorium niezbędnym sprzętem, personelem oraz uczestniczył w opracowaniu procedur diagnostycznych i bezpieczeństwa.

Pracownicy naukowi IBM PAN podjęli decyzję o zaangażowaniu w ten projekt i stanowią ważną część zespołu laboratorium. W pracach laboratorium  na różnych stanowiskach specjalistycznych uczestniczy obecnie 12 pracowników naszego Instytutu, którzy wykonują analizy w trybie zmianowym, a kolejne osoby zgłosiły swój udział w tym przedsięwzięciu. W ciągu doby przeprowadzanych jest obecnie około 200 testów, a docelowo planuje się wykonywanie 400 oznaczeń. W czasie pierwszego tygodnia działalności laboratorium przebadano blisko 1200 materiałów. Po trzech tygodniach działalności przebadano ponad 3 500 materiałów. Szybka i masowa diagnostyka zakażeń jest obecnie najważniejszym działaniem mającym na celu identyfikację osób zakażonych, a w konsekwencji ograniczenie rozprzestrzeniania się wirusa.

Obecnie IBM PAN wspólnie z Proteon Pharmaceuticals tworzy satelitarne Centrum Skriningowe w kierunku nCov-2 nastawione na szybką, przesiewową detekcję osób będących nosicielami wirusa. Uruchomienie nowego centrum nastąpi do końca miesiąca w laboratorium IBM PAN spełniającym wymogi bezpieczeństwa biologicznego klasy III.

Dzięki wsparciu MNiSzW, w ramach realizacji projektu POL-OPENSCREEN znajdującego się na Polskiej Mapie Drogowej Infrastruktury Badawczej przy IBM PAN tworzona jest Krajowa Biblioteka Związków Chemicznych której zasoby będą wykorzystywane w badaniach skriningowych mających na celu poszukiwanie nowych związków bioaktywnych, w tym o aktywności przeciwwirusowej. Już teraz zostały zainicjowane zostały badania biblioteki związków syntezowanych w IBM PAN, analogów remdesiviru i innych pochodnych nukleozydów purynowych na aktywność przeciw koronawirusom.

Osoba do kontaktu: prof. dr hab. Zbigniew Leśnikowski (IBM PAN): zlesnikowski@cbm.pan.pl

Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk (ICHB PAN) w Poznaniu posiada infrastrukturę do wysokoprzepustowych badań przesiewowych z automatycznymi systemami przygotowania próbek oraz możliwością detekcji przy pomocy absorpcji, fluorescencji i fluorescencji czasorozdzielczej, bioluminescencji (czytnik płytek BMG ClarioStar) oraz wysokoprzepustowego, konfokalnego obrazowania (mikroskop OPERAPhenix) na płytkach wielodołkowych (96 i 384). Ta infrastruktura pozwala na badania przesiewowe nad aktywnością biologiczna tysięcy związków na tydzień. Co więcej, ICHB PAN oferuje także możliwość kombinatorycznej optymalizacji złożonych mieszanin związków (np. buforów, mediów hodowlanych, koktajli leków – do 24 składników jednocześnie) przy użyciu algorytmów wspartych sztuczną inteligencją w celu maksymalizacji efektu biologicznego.

W związku z pandemią SARS-CoV-2, w ramach tej infrastruktury badawczej prowadzone są priorytetowe badania przesiewowe w celu identyfikacji związków o aktywności skierowanej przeciw elementom fizjologii i patologii tego wirusa (inhibitorów / ligandów białek wirusowych i gospodarza, zaangażowanych w proces rozwoju infekcji, ligandów wirusowego RNA oraz inhibitorów oddziaływań wirus-gospodarz). To może pozwolić zarówno na poszukiwanie związków przeciwwirusowych wśród leków używanych dotąd na inne choroby (tzw. drug re-purposing)  jak i znaleziene nowych biologicznie aktywnych związków o takich właściwościach. Badania przesiewowe mogą być prowadzone na zdezaktywowanych i nieinfekcyjnych modelach wirusa, ludzkich komórkach, białkach i kwasach nukleinowych (laboratorium o poziomie bezpieczeństwa 2). Dzięki wsparciu EU-OPENSCREEN, w ICHB dostępna dla potencjalnych użytkowników jest także pilotowa biblioteka EU-OPENSCREEN złożona z 2500 bioaktywnych związków. Nasze wysiłki skierowane są także na rozwój nowych i adaptację już istniejących testów molekularnych do wysokoprzepustowej detekcji wiązania się małych cząsteczek do modeli biologicznych i ich inhibicji. W ramach szerszej inicjatywy, ICHB PAN oferuje także wsparcie w zakresie rozmów pomiędzy partnerami biznesowymi i akademickimi zainteresowanymi projektami przesiewowymi na SARS-CoV-2.

Osoba do kontaktu: dr Jacek Kolanowski (ICHB PAN): jacek.kolanowski@ibch.poznan.pl

Instytut Biochemii i Biofizyki PAN (IBB PAN) w Warszawie. W ramach wspólnych działań wraz z Międzynarodowym Instytutem Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, Instytutem Genetyki i Biotechnologii Uniwersytetu Warszawskiego oraz Instytutem Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN, IBB PAN włączył się w organizację i rozpoczęcie działalności nowego laboratorium diagnostycznego. Będzie ono kierowane przez Panią prof. Urszulę Demkow z Uniwersyteckiego Centrum Klinicznego Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego i zlokalizowane na terenie kampusu szpitala przy ul. Banacha (w budynku oddalonym od budynków gdzie odbywa się opieka medyczna). W zeszłym tygodniu Instytut przekazał na rzecz nowo powstającego laboratorium potrzebny sprzęt laboratoryjny. W ramach tej wspólnej inicjatywy, pierwsi wolontariusze IBB PAN wezmą udział w wykonywanie testów diagnostycznych w kierunku zakażenia COVID-19 w najbliższych dniach. Testy te oparte są o metodę RT-PCR i mają być przeprowadzane na inaktywowanym materiale, z zachowaniem norm bezpieczeństwa. O ile będzie to konieczne to kolejni wolontariusze będą włączani do prac w laboratorium w następnych tygodniach

Grupa prof. Tomasza Sarnowskiego, we współpracy z Narodowym Instytutem Onkologii i Warszawskim Uniwersytetem Medycznym, właśnie rozpoczęła realizację finansowanego przez Agencję Badań Medycznych (https://abm.gov.pl/pl/aktualnosci/289,Agencja-Badan-Medycznych-wlacza-sie-w-miedzynarodowe-prace-nad-szczepionka-przec.html) projektu M13VHH CoV2 mającego na celu opracowanie terapii przeciw COVID-19. W tym projekcie zastosowane jest innowacyjne podejście oparte na połączeniu znanej od dziesięcioleci terapii fagowej i nowoczesnej technologii opartej na zastosowaniu nanoprzeciwciał, które zostały w 2019 r. zatwierdzone przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA). W naturalnych warunkach bakteriofag, który jest wirusem atakującym bakterie, nie „widzi” ludzkiego wirusa (tj. koronawirusa). Naszym zadaniem jest wyposażenie takiego faga w narzędzie, które pozwoli mu rozpoznać i przyłączyć się do patogenu. Chcemy wykorzystać nanoprzeciwciała, które zostaną przyłączone do główki faga. Aby osiągnąć ten cel, będą wykorzystane liczne techniki biologii molekularnej, takie jak synteza fragmentu DNA de novo, klonowanie molekularne, nadekspresja i oczyszczanie białka, a także konstrukcja i przeszukiwanie biblioteki fagowej. Interakcje białko-białko będą badane przy użyciu sprzętu pozyskanego w ramach EU-OPENSCREEN. Oczekujemy, że fag niosący nanoprzeciwciała będzie w stanie rozpoznać wirusa SARS-CoV-2 i zapobiec jego przedostaniu się do komórek ludzkich. Ponadto jest bardzo prawdopodobne, że same nanoprzeciwciała będą mogły być zastosowane do terapii, stanowiąc atrakcyjną alternatywą dla standardowych przeciwciał anty-SARS-CoV-2.

Inne projekty badawcze są obecnie w przygotowaniu. Dla przykładu w Zakładzie Bioinformatyki kierowanym przez Prof. Piotra Zielenkiewicza przygotowywane są trzy wirtualne kampanie przesiewowe ukierunkowane na COVID-19. Wszystkie ona są oparte na nowych metodach, które ostatnio zostały opracowane i wdrożone w celu modyfikacji oddziaływań międzycząsteczkowych/szlaków metabolicznych. Badania będą ukierunkowane na: 1. wirtualne poszukiwanie ligandów białek (zarówno o znanej jak i wymodelowanej strukturze); 2 poszukiwanie peptydowych inhibitorów oddziaływań białko-białko oraz 3. Identyfikacja i próba doświadczalnej weryfikacji zastosowania roślinnych miRNA, które mogą wpływać na namnażanie i składanie CoVID019.

Osoba do kontaktu: prof. dr hab. Piotr Zielenkiewicz (IBB PAN): piotr@Ibb.waw.pl