När koronavirusutbrottet i Kina fortsätter att spridas, efter att ha infekterat över 24 000 personer hittills, tävlar forskare runt om i världen för att hitta en behandling. De flesta människor som är infekterade med det nya coronavirus, kallad 2019-nCov, har inte fått en behandling som är specifikt för det viruset - för det finns ingen.
I själva verket har ingen av de handfulla koronavirus som är kända för att infektera människor en godkänd behandling, och personer som är smittade får vanligtvis vård främst för att lindra symtom, enligt U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Men en handfull återanvända läkemedel, från läkemedel som riktar sig mot ebola till HIV, har dock visat löfte enligt nya fynd.
Återupptagande antiviraler
Fram till nyligen fanns det mycket få effektiva antiviraler, säger Stephen Morse, professor vid Columbia Universitys Mailman School of Public Health. Det var särskilt sant för RNA-virus - som 2019-nCov och HIV - som använder RNA snarare än DNA som deras genetiska material, säger Morse.
Det förändras.
"Under de senaste åren, kanske uppmuntrat av den framgångsrika utvecklingen av HIV-antiviraler, vilket visade att det kan vara möjligt att göra mer, har vårt armamentarium expanderat kraftigt," sade Morse. Trots det kräver en enorm investering av både tid och resurser att utveckla helt nya läkemedel. Så "medan du väntar på det nya mirakelläkemedlet, är det värt att leta efter befintliga läkemedel som kan återanvändas" för att behandla nya virus, sa Morse till Live Science.
Det är exakt vägen som läkarna tog för att behandla en 35-årig man i delstaten Washington, den första amerikanska patienten som hade smittats av det nya koronaviruset. När hans symtom försämrades fick mannen ett icke godkänt antiviralt läkemedel kallat remdesivir som ursprungligen utvecklades för att behandla ebola, enligt en fallrapport som publicerades 31 januari i New England Journal of Medicine.
Läkare gav detta läkemedel till patienten genom att begära en "medkännande användning" -förfrågan till Food and Drug Administration (FDA), som tillåter att experimentella läkemedel kan ges till personer utanför kliniska prövningar, vanligtvis i akuta situationer. Patienten, som nyligen släpptes från sjukhuset, tycktes inte uppleva några biverkningar av läkemedlet.
I djurmodeller har forskare funnit att remdesivir kan slå ner liknande koronavirus, till exempel de som orsakar respiratoriskt syndrom i Mellanöstern (MERS) och svårt akut andningsyndrom (SARS). Trots dess användning i en nödsituation har läkemedlet "inte visats vara säkert eller effektivt för någon användning", säger Gilead Sciences, det biofarmaceutiska företaget som utvecklar läkemedlet, i ett uttalande.
Virala strider i labbet
Nyligen testade en grupp forskare ett antal antivirala medel i laboratoriet för deras effektivitet mot det nya koronaviruset. De fann att remdesivir stoppade viruset från att replikeras i en labbskål. På liknande sätt fann gruppen att klorokin - ett godkänt och allmänt använt anti-malarialt och autoimmunt sjukdomsläkemedel - också var effektivt för att stoppa viruset från att sprida sig i mänskliga celler i labbet, rapporterade forskarna i ett kort brev publicerat 4 februari i tidskrift Cell Research. Dessutom var båda läkemedlen effektiva i låga koncentrationer, och ingen av läkemedlen var mycket giftiga för mänskliga celler.
"Dessa fynd var uppmuntrande men inte helt överraskande" på grund av de tidigare testerna på ebolapatienter, cellkulturer och djurmodeller, sa Fanxiu Zhu, en professor vid Institutionen för biologisk vetenskap vid Florida State University som inte var en del av studien. Båda drogerna "kanske är värda att pröva i denna enastående och förödande situation", sa Zhu till Live Science.
Även om forskare förväntade sig att läkemedlen skulle fungera, bevisade denna grupp effektivt att de gjorde, åtminstone i labbet, inom en kort tidsram, säger Morse. Klorokin "verkar behöva en högre koncentration än remdesivir, men det är inom det genomförbara intervallet, och om det verkligen fungerar så bra som de publicerade in vitro-resultaten, skulle det vara ganska lovande", sade han.
Trots dessa resultat är att testa antivirala medel i labbskålar "början, inte slutet på processen," sade Morse. Om det fungerar i laboratoriet, eller till och med i djurmodeller, "det är ingen garanti för att det kommer att fungera på en mänsklig patient." Gilead Sciences arbetar nu med hälsotjänstemän i Kina för att upprätta kliniska prövningar för att testa effekten av remdesivir på patienter infekterade med det nya koronaviruset, enligt deras uttalande.
"Jag tror att det finns mycket hopp om att remdesivir ska ha någon effekt, och jag tror att vi bara kommer att ta reda på det från kliniska prövningar," sade Dr. Amesh Adalja, en specialist i infektionssjukdomar och en seniorforskare vid Johns Hopkins Center för hälsosäkerhet i Baltimore.
Den molekylära motståndskraften
Men virus är inte lika lätt som bakterier att behandla. Det beror på att virus är mycket olika, med unika egenskaper som inte kan riktas mot ett bredspektrumläkemedel som ett allmänt antibiotikum, sa Adalja. Dessutom använder virus mänskliga cellulära maskiner för att skapa proteiner som hjälper det att replikera, så att inriktning på virusen medan de inte skadar mänskliga celler kan vara utmanande, tillade han.
När ett virus infekterar kroppen, hittar den först en cell och låser sig på ett protein på cellens yta som kallas en receptor. Viruset kommer sedan in i cellen via en vesikel som kallas en "endosom". Inifrån denna vesikel släpper den sitt RNA i cellens cytoplasma och två saker händer: Viruset kapar människans cellmaskineri för att producera de virala proteinerna som behövs för replikering och det använder sitt eget virala enzym för att kopiera sitt RNA. Slutligen samlas de virala proteinerna och RNA i en struktur som låter viruset lämna cellen och gå vidare till infektion av nästa cell.
Antiviraler riktar sig till olika punkter i denna process med viral replikation, säger Carol Shoshkes Reiss, professor i biologi och neurovetenskap vid New York University. Klorokin blockerar virusets förmåga att surgöra endosomer och släppa dess RNA i cellen, vilket är ett kritiskt steg för de flesta virus att börja infektionen. Remdesivir, däremot, fungerar som en nukleotid - byggstenarna för RNA - och slänger sig in i den kopierade RNA-sekvensen, skapar en "skrivfel" och gör den värdelös, sa Reiss.
När ett liknande coronavirus orsakade ett SARS-utbrott 2003 antydde vissa bevis på att en annan grupp läkemedel som kallas "proteashämmare" som godkänts för att behandla HIV också skulle kunna vara effektiva mot SARS coronavirus, säger Adalja. Baserat på tidigare studier som visade möjlig nytta av dessa läkemedel vid behandling av både SARS och MERS, testas nu två av deras förmåga att behandla 2019-nCov i en klinisk prövning i Kina, enligt en artikel publicerad i tidskriften JAMA. Dessa är läkemedel som riktar sig till ännu en punkt i viral replikation: De blockerar förmågan hos protein som kallas "proteaset" att skära ett mycket långt, icke-funktionellt protein i mindre proteiner som behövs för att viruset ska kunna replikeras.
Den kinesiska regeringen föreslog tidigare att personer infekterade med coronavirus skulle ta två lopinavir / ritonavir-piller (proteashämmarna som för närvarande testas för användning med det nya koronaviruset i den kinesiska kliniska prövningen) och andas in ett interferon (nebuliserat alfa-interferon) två gånger en dag. Interferon alphas är redan godkända för att behandla sjukdomar som multipel skleros och hepatit C.
Dessa läkemedel inducerar interferoner, proteiner som mänskliga celler frisätter naturligt som ett larm för andra celler att det finns en infektion i kroppen. Interferoner är mycket användbara eftersom de inte är specifika för ett enda virus men svarar på alla virus och alla stadier av viral replikation, sa Reiss.
Och när forskare identifierar det specifika proteinet på utsidan av mänskliga celler som det nya coronaviruset använder för att få inträde, "då kommer de att kunna hitta små molekyler som kan blockera virusets bindning till celler," sade Reiss. Med andra ord kan de skapa helt nya typer av läkemedel snarare än att återanvända äldre. "Men det kommer att ta tid att hitta", sa Reiss.
Aktuell forskning pågår i laboratorier för att göra just det. I ett samarbete mellan U.S. Department of Health and Human Services och Regeneron Pharmaceuticals arbetar till exempel forskare för att identifiera antikroppar som kommer att hindra coronavirus från att komma in i celler, enligt ett uttalande. Ytterligare andra vill utveckla ett vaccin: Forskare vid U.S. National Institute of Health är i ett tidigt skede av att utveckla ett vaccin och planerar att starta en klinisk prövning under de kommande tre månaderna, enligt ett uttalande.
Cocktail av droger
Istället för att hitta ett enda läkemedel för att behandla coronavirus, "skulle jag föreslå en cocktail av läkemedel som riktar sig till olika stadier av replikering," sade Reiss. "Detta virus kommer förmodligen att bli som ett antal andra virus, och det kommer att genomgå mutation och selektion, så om du bara använder ett antiviralt läkemedel kommer du i slutändan att välja resistens."
Dessutom kommer behandlingen att vara mest effektiv när den ges till en patient tidigt, kanske till och med innan symptomen utvecklas, sade hon. "Tagen mycket tidigt under exponeringen kan antivirala läkemedel ha en verklig inverkan," sade hon. Efter att någon redan är på sjukhuset i andningsbesvär och hög feber, "är det mycket svårare att behandla infektionen, människor är mer benägna att behandla sjukdomen."
Att behandla sjukdomen innebär att symtomen minskar genom att ge andningsstöd, sänka febern och se till att människor hydreras, bland annat. De allra flesta patienter med koronavirus i dag får denna typ av behandling.
Även om flera potentiella antivirala medel en dag kan användas för att behandla det nya koronaviruset, kommer det troligtvis ta ett par år för sådana läkemedel att testas och godkännas. När de väl har godkänts kommer det förmodligen att diskuteras om dessa antivirala medel ska ges till patienter för att förhindra sjukdom eller ges till patienter med relativt okomplicerade fall, liknande debatten om bästa användning för Tamiflu, sade Morse.
"En bra antiviral, som ges tillräckligt tidigt, kan vara livräddande vid allvarliga infektioner med detta koronavirus," sade han. "Det är förmodligen mest värdefullt i allvarliga fall, och vi kanske vill spara det för dem."
