Számos FDA által jóváhagyott gyógyszer – köztük a 2-es típusú cukorbetegség, a hepatitis C és a HIV kezelésére – jelentősen csökkenti a Delta változat képességét. SARS koronavírus-2 A Penn State tudósai által vezetett új kutatás szerint az emberi sejtekben szaporodni. Pontosabban, a csapat azt találta, hogy ezek a gyógyszerek gátolnak bizonyos vírus enzimeket, az úgynevezett proteázokat, amelyek nélkülözhetetlenek a SARS-CoV-2 replikációjához a fertőzött emberi sejtekben.
"A SARS-CoV-2 vakcinák a tüskefehérjét célozzák meg, de ez a fehérje erős szelekciós nyomás alatt van, és amint azt az Omicron esetében láttuk, jelentős mutációkon mehet keresztül" - mondta Joyce Jose, a Penn State-i biokémia és molekuláris biológia professzora. . „Továbbra is sürgősen szükség van olyan SARS-CoV-2 terápiás szerekre, amelyek a vírus azon részeit célozzák meg, amelyek nem olyan nagy valószínűséggel fejlődnek ki, mint a tüskeprotein.”
Korábbi kutatások kimutatták, hogy két SARS-CoV-2 enzim – a proteázok, köztük az Mpro és a PLpro – ígéretes célpont a vírusellenes gyógyszerfejlesztésben. Pfizer"s Covid-19 terápia Paxlovid például az Mpro-t célozza meg. Jose szerint ezek az enzimek viszonylag stabilak; ezért nem valószínű, hogy gyorsan fejlesztenek ki gyógyszerrezisztens mutációkat.
Katsuhiko Murakami, a Penn State-i biokémia és molekuláris biológia professzora megjegyezte, hogy ezek a vírusproteázok, mivel képesek fehérjéket hasítani vagy levágni, elengedhetetlenek a SARS-CoV-2 replikációjához a fertőzött sejtekben.
„A SARS-CoV-2 hosszú fehérjéket, úgynevezett poliproteineket termel belőle RNS genom, amelyet ezeknek a proteázoknak rendezett módon egyedi fehérjékre kell hasítaniuk, ami funkcionális vírusenzimek és fehérjék képződéséhez vezet, hogy megindítsák a vírus replikációját, amint az bejut a sejtbe” – magyarázta Murakami. "Ha gátolja ezen proteázok egyikét, megállíthatja a SARS-CoV-2 további terjedését a fertőzött személyben."
Az eredményeket ma (25. február 2022-én) tették közzé a folyóiratban Biológiai kommunikáció.
A csapat egy tesztet tervezett az Mpro és PLpro proteázok inhibitorainak gyors azonosítására élő emberi sejtekben.
"Bár más vizsgálatok is rendelkezésre állnak, új vizsgálatunkat úgy terveztük, hogy élő sejtekben is elvégezhető legyen, ami lehetővé tette számunkra, hogy egyidejűleg mérjük az inhibitorok toxicitását az emberi sejtekre" - mondta Jose.
A kutatók tesztjükkel egy 64 vegyületből álló könyvtárat teszteltek – beleértve a HIV és a hepatitis C proteázok inhibitorait; cisztein proteázok, amelyek bizonyos protozoon parazitákban fordulnak elő; és a dipeptidil-peptidáz, egy humán enzim, amely részt vesz a 2-es típusú cukorbetegségben – az Mpro-t vagy PLpro-t gátló képességük miatt. A 64 vegyület közül a csapat tizenegyet azonosított, amely befolyásolta az Mpro aktivitást, és ötöt, amely befolyásolta a PLpro aktivitást a proteázaktivitás 50%-os csökkenése és 90%-os sejtéletképesség mellett.
Anoop Narayanan, a biokémia és molekuláris biológia professzora élő konfokális mikroszkóppal követte nyomon a vegyületek aktivitását.
"A kísérletet úgy terveztük meg, hogy ha a vegyület befolyásolja a proteázokat, akkor a sejt bizonyos területein fluoreszcenciát lássunk" - mondta Narayanan.
Ezután a csapat értékelte a 16 PLpro és Mpro inhibitor vírusellenes aktivitását a SARS-CoV-2 vírusokkal szemben élő emberi sejtekben egy BSL-3 létesítményben, az Eva J. Pell ABSL-3 Laboratory for Advanced Biological Research Penn State-ben. és felfedezték, hogy közülük nyolcnak dózisfüggő vírusellenes hatása van a SARS-CoV-2 ellen. Pontosabban azt találták, hogy a Sitagliptin és a Daclatasvir gátolják a PLpro-t, az MG-101, a Lycorine HCl és a Nelfinavir mezilát pedig az Mpro-t. Ezek közül a csapat megállapította, hogy az MG-101 is gátolja a vírust"képes megfertőzni a sejteket azáltal, hogy gátolja a tüskefehérje proteáz feldolgozását.
„Azt találtuk, hogy amikor a sejteket előkezelték a kiválasztott inhibitorokkal, csak az MG-101 volt hatással a vírusra"s bejutni a sejtekbe” – mondta Narayanan.
Ezen túlmenően a kutatók azt találták, hogy a sejtek Mpro és PLpro inhibitorok kombinációjával történő kezelése additív vírusellenes hatást fejt ki, ami még jobban gátolja a SARS-CoV-2 replikációt.
„A sejtkultúrában kimutattuk, hogy ha kombináljuk az Mpro- és PLpro-inhibitorokat, erősebb hatással leszünk a vírusra anélkül, hogy a toxicitás növekedne” – mondta Jose. "Ez a kombinációs gátlás nagyon erős."
Annak a mechanizmusnak a vizsgálatára, amellyel az MG-101 gátolja az Mpro proteáz aktivitását, a tudósok, köztük Manju Narwal, a biokémia és molekuláris biológia posztdoktori tudósa, röntgenkrisztallográfiát alkalmaztak az MG-101 nagy felbontású szerkezetének meghatározására. Mpro.
„Láthattuk, hogyan kommunikált az MG-101 az Mpro aktív oldalával” – mondta Narwal. „Ez az inhibitor a poliproteint utánozza, és a proteázhoz hasonló módon kötődik, ezáltal megakadályozza, hogy a proteáz kötődjön a poliproteinhez, és elvágja azt, ami a vírus alapvető lépése."replikációja.”
Murakami hozzátette: "Ha megértjük, hogyan kötődik az MG-101 vegyület az aktív helyhez, új vegyületeket tervezhetünk, amelyek még hatékonyabbak lehetnek."
Valójában a csapat új vegyületeket tervez a röntgenkrisztallográfiával meghatározott szerkezetek alapján. Azt is tervezik, hogy egereken tesztelik azokat a kombinált gyógyszereket, amelyekről már bebizonyították, hogy hatékonyak in vitro.
Bár a tudósok tanulmányozták a SARS-CoV-2 Delta-változatát, azt mondták, hogy a gyógyszerek valószínűleg hatásosak lesznek az Omicron és a jövőbeli variánsok ellen, mivel a vírus azon részeit célozzák meg, amelyek valószínűleg nem mutatnak jelentős mutációt.
"A széles spektrumú vírusellenes gyógyszerek kifejlesztése a koronavírusok széles köre ellen a végső kezelési stratégia a keringő és újonnan megjelenő koronavírus-fertőzések ellen" - mondta Jose. "Kutatásunk azt mutatja, hogy bizonyos, az Mpro és a PLpro aktivitását gátló, FDA által jóváhagyott gyógyszerek újrahasznosítása hasznos stratégia lehet a SARS-CoV-2 elleni küzdelemben."
Hivatkozás: Anoop Narayanan, Manju Narwal, Sydney A. Majowicz, Carmine Varricchio, Shay A. Toner, Carlo Ballatore, Andrea Brancale, Katsuhiko „Mpro-t és PLpro-t célzó SARS-CoV-2 inhibitorok azonosítása sejten belüli proteáz vizsgálattal” S. Murakami és Joyce Jose, 25. február 2022. Biológiai kommunikáció.
DOI: 10.1038/s42003-022-03090-9
A dolgozat további szerzői közé tartozik Sydney A. Majowicz, végzős hallgató és Shay A. Toner, egyetemi hallgató, Penn State; Carmine Varricchio, posztdoktori tudományos munkatárs és Andrea Brancale, az orvosi kémia professzora, Cardiff Egyetem; és Carlo Ballatore, az orvosi kémia professzora, Kaliforniai Egyetem, San Diego.
A National Institutes of Health, a Wales-i Kormányzat Tudományos Hivatala és a Huck Institutes of the Life Sciences Penn State-ben (COVID-19 Seed Grant for Jose Laboratory) támogatta ezt a kutatást.
