रुड़की, 2 नवंबर 2022: भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान रुड़की (IIT रुड़की) के शोधकर्ताओं ने एंटी-वायरल अणुओं की पहचान की है जिनका उपयोग COVID-19 संक्रमणों के इलाज के लिए प्रभावी ढंग से किया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने दवा के पुनर्प्रयोजन, कम्प्यूटेशनल और एंटीवायरल प्रायोगिक अध्ययनों के माध्यम से ऐसे तीन एंटीवायरल अणुओं की पहचान की।
COVID-19 महामारी ने SARS-COV-2 वायरल प्रोटीन की संरचना और प्रकृति को समझने और इसके लिए टीके और इलाज विकसित करने के लिए दुनिया भर में कम्प्यूटेशनल और प्रायोगिक दोनों अध्ययनों को प्रेरित किया। अध्ययन की एक महत्वपूर्ण शाखा वायरस की परमाणु संरचनाओं और वायरस का गठन करने वाले प्रोटीन को जानने के लिए संरचना-कार्य अध्ययन है।
इन अध्ययनों के परिणामस्वरूप ‘प्रोटीन डेटा बैंक’ की उपलब्धता हुई है, जो प्रोटीन और वायरस की संरचनाओं का भंडार है। इस पीडीबी डेटाबैंक का उपयोग विश्व स्तर पर शोधकर्ताओं द्वारा दवा की खोज के लिए किया जाता है। IIT रुड़की टीम नैदानिक मूल्यांकन और एंटीवायरल थेरेप्यूटिक्स के रूप में अंतिम उपयोग के लिए SARS-CoV2 अणुओं पर प्रोटीन संरचना-आधारित दवा-पुनर्प्रयोजन अनुसंधान को क्रियान्वित कर रही है।
अनुसंधान दल का नेतृत्व प्रो. शैली तोमर, बायोसाइंसेज और बायोइंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी रुड़की ने किया। शोध पत्र रुचि रानी, सिवेन लॉन्ग, अक्षय पारीक, प्रीति ढाका, अंकुर सिंह, प्रवीन्द्र कुमार, गेराल्ड मैकइनर्नी और प्रो. तोमर द्वारा सह-लेखक थे और प्रतिष्ठित, पीयर-रिव्यू जर्नल वायरोलॉजी (https://doi) में प्रकाशित हुए थे।
https://doi.org/10.1016/j.virol.2022.08.008
इस तरह के शोध के महत्व पर बोलते हुए, IIT रुड़की के निदेशक, प्रोफेसर केके पंत ने कहा, “SARS-COV-2 वायरस में इस तरह का शोध न केवल COVID-19 महामारी से निपटने के लिए महत्वपूर्ण है, बल्कि किसी भी नए रूप और भविष्य के लिए भी तैयार है। महामारी भी। यह शोध वैज्ञानिक समुदाय को ऐसे वायरस को समझने और टीके विकसित करने के लिए बहुमूल्य जानकारी प्रदान कर सकता है।”
IIT रुड़की टीम ने COVID-19 वायरस के लिए दवा के अणुओं को लक्षित करने और पहचानने के लिए प्रोटीन डेटा बैंक का उपयोग किया। उन्होंने ऐसे अणुओं की खोज पर ध्यान केंद्रित किया जो न्यूक्लियोटाइड-बाइंडिंग पॉकेट्स (NBPs) नामक वायरल प्रोटीन के एक विशिष्ट भाग पर कार्य करते थे। जैसा कि नाम से पता चलता है, एनबीपी न्यूक्लियोटाइड्स को बांधता है – आरएनए और डीएनए के निर्माण खंड – और वायरस की प्रतिकृति में मदद करते हैं। एनबीपी-लक्षित दवाएं एचआईवी, हेपेटाइटिस बी, हेपेटाइटिस सी, और दाद जैसे वायरल रोगों के लिए जानी जाती हैं और उनका उपयोग किया जाता है।
अपने शोध का लक्ष्य प्रस्तुत करते हुए प्रमुख शोधकर्ता प्रो. शैली तोमर, बायोसाइंसेज एवं बायोइंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी रुड़की। ने कहा, “अन्य बीमारियों में एनबीपी-लक्षित एंटीवायरल की सफलता को देखते हुए, हमने औषधीय रूप से सक्रिय यौगिकों का पुन: उपयोग करने का प्रयास किया है जो छह एसएआरएस-सीओवी -2 प्रोटीन के एनबीपी से बंधे हैं।”
टीम ने प्रोटीन डाटा बैंक में उपलब्ध परमाणु संरचनाओं का उपयोग करते हुए छह एनबीपी की पहचान की। टीम ने केवल एक वायरस-विशिष्ट प्रोटीन को लक्षित करने के बजाय, एक दवा का उपयोग करके विभिन्न वायरस-विशिष्ट प्रोटीनों को बहु-लक्षित करने का एक नया दृष्टिकोण इस्तेमाल किया। यह उपन्यास बहु-लक्षित दृष्टिकोण चिकित्सीय रूप से अत्यधिक प्रभावी होने की उम्मीद है और इसके परिणामस्वरूप प्रतिरोधी प्रकार के उपभेदों की संभावना कम है।
इसके अतिरिक्त, हमने पहले से स्वीकृत या मौजूदा दवाओं से नए एंटी-एसएआरएस-सीओवी 2 अणुओं की खोज के लिए दवा पुनर्प्रयोजन रणनीति का इस्तेमाल किया। थकाऊ, समय लेने वाली और महंगी दवा विकास अध्ययनों के बिना, दवा के पुनर्प्रयोजन पर आधारित आणविक उपचार नैदानिक परीक्षणों के लिए तैयार हैं। IIT रुड़की की टीम ने ड्रग रिपर्पजिंग अप्रोच का उपयोग करते हुए INCB28060 की खोज की, जो एक कैंसर की दवा है; Darglitazone, एक मधुमेह विरोधी अणु; और कोलम्बियानाडिन, एक प्राकृतिक फाइटोकेमिकल जिसमें एंटी-इंफ्लेमेटरी और एंटी-कैंसर प्रभाव होते हैं – कोविड -19 वायरस के खिलाफ।
आगे विस्तार से बताते हुए, प्रो. प्रवीन्द्र कुमार, प्रमुख, बायोसाइंसेज और बायोइंजीनियरिंग, आईआईटी रुड़की, ने कहा, “हमने इन अणुओं की बाध्यकारी क्षमताओं के आधार पर चयनित अणुओं की विशेषता बताई, जो प्रायोगिक तरीकों जैसे कि इज़ोटेर्मल टाइट्रेशन कैलोरीमेट्री, उनके अवशोषण का उपयोग करके परीक्षण किए गए प्रोटीन को लक्षित करते हैं। , वितरण, चयापचय, और उत्सर्जन (ADME) सिमुलेशन अध्ययन द्वारा गुण, और बाद में सेल-आधारित एंटीवायरल assays। अध्ययन को विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान बोर्ड (एसईआरबी), विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी), भारत सरकार के उच्च प्राथमिकता वाले क्षेत्रों में अनुसंधान की गहनता (आईआरएचपीए) कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था।
“एंटीवायरल जो कई प्रोटीनों को लक्षित करते हैं जिन्हें हमने पहचाना है, वे एसएआरएस-सीओवी -2 और इसके उभरते रूपों के खिलाफ एंटीवायरल थेरेपी के विकास को निर्देशित करेंगे,” प्रो. प्रवीन्द्र कुमार ने कहा।
IIT Roorkee Researchers discover three antiviral molecules for treating COVID-19/SARS-COV2 virus
ROORKEE, 2nd November 2022: Indian Institute of Technology Roorkee (IIT Roorkee) Researchers have identified anti-viral molecules that can be used effectively to treat COVID-19 infections. The researchers identified three such antiviral molecules through drug repurposing, computational and antiviral experimental studies.
The COVID-19 pandemic spurred both computational and experimental studies all over the world to understand the structure and nature of SARS-COV-2 viral proteins and develop vaccines and cures for it. One important branch of study is structure-function studies to unravel the atomic structures of the virus and its proteins that constitute the virus.
These studies have resulted in the availability of a ‘Protein Data Bank,’ a repository of the structures of proteins and viruses. This PDB databank is used by researchers globally for drug discovery. The IIT Roorkee team is executing protein structure-based drug-repurposing research on SARS-CoV2 molecules for clinical evaluation and eventual use as antiviral therapeutics.
The Research Team was led by Prof. Shailly Tomar, Department of Biosciences and Bioengineering, IIT Roorkee. The Research Paper was co-authored by Ruchi Rani, Siwen Long, Akshay Pareek, Preeti Dhaka, Ankur Singh, Pravindra Kumar, Gerald McInerney, and Prof. Tomar and published in the reputed, peer-reviewed journal Virology (https://doi.org/10.1016/j.virol.2022.08.008 ).
Speaking on the importance of such research, Prof. KK Pant, Director, IIT Roorkee, said, “Such research into SARS-COV-2 virus is critical not only to deal with COVID-19 pandemic but also prepare for any new variants and future pandemics as well. This research can provide valuable inputs to the scientific community to understand such viruses and develop vaccines.”
The IIT Roorkee team used the Protein Data Bank to target and identify drug molecules for the COVID-19 virus. They focused on discovering molecules that acted on a specific part of the viral proteins called the nucleotide-binding pockets (NBPs). As the name suggests, the NBP binds to the nucleotides – the building blocks of RNA and DNA – and help in the replication of the virus. NBP-targeting drugs are known and used for viral diseases such as HIV, hepatitis B, hepatitis C, and herpes, among others.
Presenting the goal of their research, lead researcher Prof. Shailly Tomar, Department of Biosciences and Bioengineering, IIT Roorkee. said, “Given the success of NBP-targeting antivirals in other diseases, we attempted to repurpose pharmacologically-active compounds that bind to the NBPs of six SARS-CoV-2 proteins.”
The team identified the six NBPs using the atomic structures available in the Protein Data Bank. The team used a novel approach of multi-targeting various virus-specific proteins using one drug, instead of targeting only one virus-specific protein. This novel multi-targeting approach is expected to be therapeutically highly effective and is less likely to result in resistant variant strains.
Additionally, we used the drug repurposing strategy for the discovery of new anti-SARS-CoV2 molecules from already approved or existing drugs. Without tedious, time-consuming, and expensive drug development studies, molecular therapies based on drug repurposing are ready for clinical trials. IIT Roorkee team using a drug repurposing approach discovered INCB28060, which is a cancer drug; Darglitazone, an anti-diabetic molecule; and Columbianadin, a natural phytochemical with anti-inflammatory and anti-cancer effects – against the Covid-19 virus.
Elaborating further, Prof. Pravindra Kumar, Head, Department of Biosciences and Bioengineering, IIT Roorkee, said, “We characterized the selected molecules based on the binding abilities of these molecules to target protein tested using experimental methods such as isothermal titration calorimetry, their Absorption, Distribution, Metabolism, and Excretion (ADME) properties by simulation studies, and subsequent cell-based antiviral assays. The study was supported by the Intensification of Research in High Priority Areas (IRHPA) program of the Science and Engineering Research Board (SERB), Department of Science & Technology (DST), Government of India.”
“The antivirals that target multiple proteins that we have identified will direct the development of antiviral therapy against SARS-CoV-2 and its emerging variants,” added Prof. Pravindra Kumar.
