Nové přístupy k terapii u flavivirových nákaz

Mgr. Jan Haviernik, Ph.D.

Doctoral thesis

Novel approaches to therapy of flaviviral infections

Abstract:

Flaviviry přenášené členovci patří mezi významné původce celé řady onemocnění, která mohou být v některých případech pro člověka fatální. Tato práce je souborem komentovaných publikací zabývajících se novými přístupy k terapii u flavivirových nákaz. V současné době není k dispozici komerčně dostupné specifické antivirotikum, které by mohlo pomoci s léčbou těchto nákaz. Z tohoto důvodu jsme se zaměřili na hledání a testování látek se slibným antivirotickým účinkem in vitro proti viru klíšťové encefalitidy (VKE), viru Západonilské horečky (WNV) a viru Zika (ZIKV). Tento efekt byl prokázán u 5 látek (BCX4430, Arbidol, Efavirenz, Dasabuvir a Tipranavir) v mikromolárních koncentracích na různých buněčných liniích. Na základě těchto poznatků jsme se následně zabývali studiem mutant viru TBEV rezistentních k antivirotikům. Postupnou kultivací se zvyšující se koncentrací účinné látky byla získána a charakterizována rezistentní varianta viru TBEV vůči látce BCX4430 a 2‘-C-metylovaným nukleosidovým analogům. Taktéž byly charakterizovány bodové mutace zodpovědné za rezistenci vůči těmto látkám. Rekombinantní reportérové viry jsou v dnešní době velice účinným nástrojem, který může přinést nové poznatky v nejrůznějších oblastech výzkumu. Náš rekombinantní reportérový VKE se ukázal být vhodným nástrojem pro rychlé testování antivirotik a detekci neutralizačních protilátek ve vzorcích lidského i zvířecího séra. Nejúčinnější prevencí proti viru TBEV je bezesporu očkování. Na evropském trhu jsou dostupné dvě vakcíny FSME-IMMUN® a Encepur®. U těchto vakcín jsme odhalili přítomnost nestrukturního proteinu NS1 viru TBEV, jehož přítomnost u vakcín nebyla doposud popsána. Následně byla potvrzena specifická protilátková odpověď proti proteinu NS1 u vakcinovaných myší, což může na jednu stranu zlepšit protektivní účinek dané vakcíny, na druhou stranu to může komplikovat rozlišení mezi sérologickou odpovědí po prodělané infekci a vakcinací.

Abstract:

Arthropod borne flaviviruses are major causative agents of many diseases that can be fatal for humans in some cases. This thesis is a collection of scientific articles focused on novel approaches to therapy of flaviviral infections. At present, there is no commercially available specific antiviral drug that could help to treat these infections. For this reason, we have aimed on the detection and testing of chemical compounds with promising antiviral activity in vitro against tick-borne encephalitis virus (TBEV), West Nile virus (WNV) and Zika virus (ZIKV). We identified 5 compounds (BCX4430, Arbidol, Efavirenz, Dasabuvir and Tipranavir) with antiviral effect at micromolar concentration on different cell lines. To investigate the mechanism of action and mechanism of drug resistance, we subsequently studied TBEV mutants resistant to antivirotics. A resistant variant of TBEV to BCX4430 and 2’-C-methylated nucleoside analogues was obtained by cultivation in the presence of increasing compound concentration. Point mutations responsible for resistance to these chemical compounds have also been characterized. Vaccination is undoubtedly very effective in protecting against TBEV. Nowadays recombinant reporter viruses are a very effective tool that can bring new insights in various areas of research. Our recombinant reporter TBEV has proven to be a suitable tool for rapid testing of antivirals and detection of neutralizing antibodies in human and animal serum. There are commercially available vaccines FSME-IMMUN® and Encepur® in Europe. In these vaccines, we found the presence of nonstructural protein 1 (NS1) of TBEV. This fact has not been described yet. Subsequently, NS1-specific antibody response was confirmed in vaccinated mice. This indicates that presence of NS1 may increase the protective effect of TBEV vaccine. On the other hand, it may also complicate the distinction between serological responses after past TBEV infection and vaccination.

Keywords

flaviviry, klíšťová encefalitida, virus zápodonilksé horečky, zika virus, nákaza, antivirotikum, terapie, nukleosidové analogy, arbidol, antivirotická rezistence, flaviviruses, tick-borne encephalitis, West Nile virus, infection, antivirotics, therapy, nukleoside analogues, antiviral resistance

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 10. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 6. 11. 2020
• Supervisor: doc. RNDr. Daniel Růžek, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Jan Kopecký, CSc., prof. RNDr. Vanda Boštíková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Microbiology / Microbiology