2型糖尿病、C型肝炎、HIVを含む、いくつかのFDA承認薬は、デルタ変異体の能力を大幅に低下させます。 SARS-CoVの-2 ペンシルベニア州立大学の科学者が主導した新しい研究によると、ヒトの細胞で複製すること。 具体的には、チームは、これらの薬剤が、感染したヒト細胞でのSARS-CoV-2複製に不可欠なプロテアーゼと呼ばれる特定のウイルス酵素を阻害することを発見しました。
「SARS-CoV-2ワクチンはスパイクタンパク質を標的としますが、このタンパク質は強い選択圧力下にあり、オミクロンで見たように、重大な変異を受ける可能性があります」とペンシルベニア州立大学生化学および分子生物学の助教授であるジョイスホセは述べています。 。 「スパイクタンパク質以外の、進化する可能性が低いウイルスの部分を標的とするSARS-CoV-2治療薬の緊急の必要性が残っています。」
以前の研究では、2つのSARS-CoV-XNUMX酵素(MproとPLproを含むプロテアーゼ)が抗ウイルス薬開発の有望な標的であることが示されています。 ファイザー's コロナ たとえば、治療PaxlovidはMproを対象としています。 ホセによれば、これらの酵素は比較的安定しています。 したがって、薬剤耐性変異が急速に発生する可能性は低いです。
ペンシルベニア州立大学の生化学および分子生物学の教授である村上勝彦氏は、これらのウイルスプロテアーゼは、タンパク質を切断または切断する能力があるため、感染細胞でのSARS-CoV-2複製に不可欠であると述べました。
「SARS-CoV-2は、ポリプロテインと呼ばれる長いタンパク質を RNAを これらのプロテアーゼによって規則正しく個々のタンパク質に切断されなければならないゲノムは、細胞に入るとウイルス複製を開始する機能的なウイルス酵素とタンパク質の形成につながります」と村上氏は説明しました。 「これらのプロテアーゼの2つを阻害すると、感染者へのSARS-CoV-XNUMXのさらなる拡散が阻止される可能性があります。」
調査結果は本日(25年2022月XNUMX日)ジャーナルに掲載されました コミュニケーション生物学.
チームは、生きているヒト細胞中のMproおよびPLproプロテアーゼの阻害剤を迅速に同定するためのアッセイを設計しました。
「他のアッセイも利用できますが、生細胞で実施できるように新しいアッセイを設計しました。これにより、ヒト細胞に対する阻害剤の毒性を同時に測定することができました」とJose氏は述べています。
研究者らは、アッセイを使用して、HIVおよびC型肝炎プロテアーゼの阻害剤を含む64の化合物のライブラリーをテストしました。 特定の原生動物の寄生虫に発生するシステインプロテアーゼ。 2型糖尿病に関与するヒト酵素であるジペプチジルペプチダーゼ—MproまたはPLproを阻害する能力。 チームは64の化合物から、50%の細胞生存率でプロテアーゼ活性の90%の減少のカットオフに基づいて、Mpro活性に影響を与えるXNUMXとPLpro活性に影響を与えるXNUMXを特定しました。
生化学および分子生物学の准研究教授であるAnoopNarayananは、ライブ共焦点顕微鏡を使用して化合物の活性を監視しました。
「化合物がプロテアーゼに影響を与えている場合、細胞の特定の領域で蛍光が見られるように実験を設計しました」とナラヤナン氏は述べています。
次に、チームは、ペンシルベニア州立大学のエヴァJ.ペルABSL-16先端生物学研究所のBSL-2施設で、生きているヒト細胞のSARS-CoV-3ウイルスに対する3のPLproおよびMpro阻害剤の抗ウイルス活性を評価しました。そしてそれらの2つがSARS-CoV-101に対して用量依存的な抗ウイルス活性を持っていることを発見しました。 具体的には、シタグリプチンとダクラタスビルがPLproを阻害し、MG-101、塩酸リコリン、メシル酸ネルフィナビルがMproを阻害することを発見しました。 これらのうち、チームはMG-XNUMXもウイルスを妨害することを発見しました'スパイクタンパク質のプロテアーゼプロセシングを阻害することにより細胞に感染する能力。
「選択した阻害剤で細胞を前処理すると、MG-101のみがウイルスに影響を与えることがわかりました。'セルへの侵入」とナラヤナンは語った。
さらに、研究者らは、Mpro阻害剤とPLpro阻害剤の組み合わせで細胞を処理すると、付加的な抗ウイルス効果があり、SARS-CoV-2複製をさらに強力に阻害することを発見しました。
「細胞培養では、Mpro阻害剤とPLpro阻害剤を組み合わせると、毒性を増すことなくウイルスに対してより強い効果があることを示しました」とJose氏は述べています。 「この併用阻害は非常に強力です。」
MG-101がMproプロテアーゼの活性を阻害するメカニズムを調査するために、生化学および分子生物学のポスドク研究員であるManju Narwalを含む科学者は、X線結晶学を使用してMG-101と複合体の高解像度構造を取得しました。 Mpro。
「MG-101がMproの活性部位とどのように相互作用しているかを見ることができました」とNarwal氏は述べています。 「この阻害剤はポリタンパク質を模倣し、プロテアーゼと同様の方法で結合するため、プロテアーゼがポリタンパク質に結合して切断するのをブロックします。これはウイルスの重要なステップです。'sレプリケーション。」
村上氏は、「MG-101化合物がどのように活性部位に結合するかを理解することで、さらに効果的な新しい化合物を設計することができます」と付け加えました。
実際、チームは、X線結晶学によって決定された構造に基づいて新しい化合物を設計しているところです。 彼らはまた、マウスにおいてインビトロで有効であることがすでに実証されている併用薬を試験することを計画している。
科学者たちはSARS-CoV-2のデルタ変異体を研究しましたが、大幅に変異する可能性が低いウイルスの部分を標的としているため、この薬はオミクロンおよび将来の変異体に対して有効である可能性が高いと述べました。
「広範囲のコロナウイルスに対する広範囲の抗ウイルス薬の開発は、循環および新たなコロナウイルス感染症の究極の治療戦略です」とホセは言いました。 「私たちの研究は、MproとPLproの活動を阻害する効果を示す特定のFDA承認薬を転用することが、SARS-CoV-2との闘いにおいて有用な戦略である可能性があることを示しています。」
参考:「細胞内プロテアーゼアッセイを用いたMproおよびPLproを標的とするSARS-CoV-2阻害剤の同定」Anoop Narayanan、Manju Narwal、Sydney A. Majowicz、Carmine Varricchio、Shay A. Toner、Carlo Ballatore、Andrea Brancale、Katsuhiko S.ムラカミとジョイスホセ、25年2022月XNUMX日、 コミュニケーション生物学.
DOI: 10.1038/s42003-022-03090-9
この論文の他の著者には、大学院生のSydney A. Majowiczと、ペンシルベニア州立大学の学部生のShayA.Tonerが含まれます。 博士研究員のCarmineVarricchioと、カーディフ大学の医薬品化学の教授であるAndreaBrancale。 カリフォルニア大学サンディエゴ校の医薬品化学教授であるCarloBallatore氏。
国立衛生研究所、ウェールズ政府科学局、ペンシルベニア州立大学ハック生命科学研究所(COVID-19ホセ研究所のシード助成金)がこの研究を支援しました。