يستكشف الباحثون مرشحات إعادة استخدام الأدوية التي تستهدف جيوب ربط النوكليوتيدات لبروتينات SARS-CoV-2 المتعددة

يستكشف الباحثون مرشحات إعادة استخدام الأدوية التي تستهدف جيوب ربط النوكليوتيدات لبروتينات SARS-CoV-2 المتعددة

وفي دراسة حديثة نشرت في علم الفيروسات تابع الباحثون أدوية ذات تأثير مباشر ضد فيروس كورونا-2 المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (SARS-CoV-2) والتي تتنافس على جيوب ربط النوكليوتيدات (NBPs) لبروتينات SARS-CoV-2.

Studie: Direkt wirkende antivirale SARS-CoV-2-Medikamente mit mehreren Zielen gegen die Nukleotidbindungstaschen virusspezifischer Proteine. Bildnachweis: PHOTOCREO Michal Bednarek/Shutterstock

خلفية

ينتمي SARS-CoV-2 إلى المجموعة الفرعية من فيروسات كورونا بيتا (β-CoV) من عائلة الفيروسات التاجية في رتبة الفيروسات Nidovirales. وهو يصيب العديد من أنواع الثدييات، بما في ذلك البشر، ويسبب التهابات الجهاز التنفسي الحادة. وهو فيروس حمض الريبونوكلييك (RNA) مغلف، أحادي الجديلة، إيجابي الاتجاه، مع جينوم مكون من 13 كيلو قاعدة يحتوي على 14 إطار قراءة مفتوح (ORFs). يحتوي الطرف 5ˈ من جينوم SARS-CoV-2 على ORFs 1a و1b، اللذين يشفران البروتينات المتعددة pp1a وpp1ab، والتي يتم ترجمتها إلى بروتينات غير هيكلية (NSPs) من 1 إلى 16. أما الجينوم 3ˈ الثالث المتبقي فيشفر البروتينات الهيكلية، بما في ذلك الطرف (S)، والغشاء (M)، والمغلف (E)، والقفيصة النووية (N).

لقد تطور SARS-CoV-2 إلى أكثر من 40.000 متغير جينومي منذ ظهوره في عام 2019. ولا يزال الوباء الناجم عن SARS-CoV-2 يحصد الأرواح في جميع أنحاء العالم. ولذلك، هناك حاجة ملحة للأدوية المضادة للفيروسات التي يمكنها مكافحة عودة ظهور وظهور متغيرات جديدة مثيرة للقلق (VOCs). طور علماء الأحياء بسرعة هياكل ثلاثية الأبعاد لجميع بروتينات SARS-CoV-2 تقريبًا، والتي أصبحت جميعها متاحة الآن في بنك بيانات البروتين (PDB) ويمكن أن تساعد في تطوير الأدوية القائمة على البنية.

في السابق، قام الباحثون بصياغة مشتقات النيوكليوتيدات التي تتنافس مع النيوكليوتيدات الفسيولوجية للارتباط بـ NBPs للبروتينات الفيروسية كأدوية مضادة للفيروسات. على سبيل المثال، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) على أزيدوثيميدين (AZT) كدواء ضد فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) الذي يستهدف بروتين المنتسخة العكسية (RT).

حول الدراسة

في الدراسة الحالية، حاول الباحثون إعادة استخدام المركبات النشطة دوائيًا التي ترتبط بـ NBPs لستة بروتينات SARS-CoV-2. لقد استهدفوا على وجه التحديد مجال C-terminal (CTD) ومجال N-terminal (NTD) لـ nsp12 وnsp13 وnsp14 وnsp15 وnsp16 والبروتين N. لقد حددوا هذه NBPs بناءً على الهياكل الذرية المتوفرة في PDB. وبالمثل، أجروا فحصًا افتراضيًا مدعومًا بالبنية في سيليكو لثلاث مكتبات للتعرف بسرعة على الأدوية المضادة للفيروسات متعددة الأهداف ضد SARS-CoV-2.

ساعد النهج الجزيئي المتعدد الأهداف (SMMT) الباحثين في الحصول على العديد من الجزيئات الصغيرة المحتملة المضادة لـSARS-CoV-2 ذات خصائص متعددة الأهداف. واستخدموا قياس السعرات الحرارية متساوي الحرارة (ITC) لقياس معلمات الربط مثل الألفة والحركية للمركبات المضادة للفيروسات المحددة. أخيرًا، استخدم الفريق فحوصات SARS-CoV-2 المستندة إلى الخلايا لتأكيد النشاط المضاد للفيروسات لمجموعة فرعية من هذه المركبات.

أجرى الفريق عملية الالتحام الجزيئي للنيوكليوتيدات المتعددة أحادية وثلاثية الفوسفات (NMPs/NTPs). [(على سبيل المثال، الأدينوزين أحادي وثلاثي الفوسفات (AMP و ATP)] وريمديسيفير. الأخير، وهو دواء أولي من النوكليوتيدات لنظير الأدينوزين، كان بمثابة عنصر تحكم إيجابي. وضع الباحثون علامة على كل جزيء كمرشح دوائي محتمل إذا كان لديه نطاق سمية جزيئية وخصائص حركية دوائية مواتية (PK). استخدموا الأداة عبر الإنترنت SwissADME في تحليل تشابه عقار السيليكو، الذي يميز الجزيئات المختارة بناءً على خصائص الامتصاص والتوزيع والتمثيل الغذائي والإفراز (ADME).

بالإضافة إلى ذلك، استخدم الفريق نموذج البيض المسلوق (تخلل الدماغ أو الأمعاء) للتنبؤ بامتصاص الجهاز الهضمي (GI) أو تغلغل الحاجز الدموي الدماغي (BBB) ​​للمركب، بالإضافة إلى تحليل الركيزة/غير الركيزة للبروتين السكري P (Pgp).

نتائج الدراسة

نظرًا لأن النيوكليوسيدات/النيوكليوتيدات هي اللبنات الأساسية للحمض النووي الريبوزي (RNA)، أي الجينوم الفيروسي، فإن الجزيئات التي تستهدف الهيكل العظمي للنيوكليوسيد يمكن أن تكون جزيئات واعدة مضادة للفيروسات. على الرغم من أنه من الصعب تقييم سلوك هذه الجزيئات في الجسم الحي، فقد أثبتت طرق السيليكو أنها مفيدة جدًا في تقديم دليل واضح على تفاعل جزيء الدواء مع البروتين المستهدف وتوافره البيولوجي في الكائن الحي المضيف.

أولاً، اختار الباحثون أفضل 30 مركبًا كانت طاقة ربطها مساوية أو أكبر من التحكم الإيجابي في المجموعة المختارة من بروتينات SARS-CoV-2. وتوقع الفريق مدى تشابه الأدوية في العشرة الأوائل من هذه المركبات الثلاثين. لقد حصلوا على طاقة الربط النهائية بعد الالتحام الجزيئي للمركبات. على الرغم من أن هذه المركبات العشرة أظهرت طاقات ربط عالية للأهداف الفيروسية، إلا أن معاملاتها الفيزيائية والكيميائية لم تظهر خصائص مقبولة للتشابه مع الدواء.

علاوة على ذلك، قام الفريق بتقييم هذه المركبات باستخدام معايير الديناميكا الحرارية، وكشف فقط عن ثلاثة مركبات رئيسية ذات إمكانات مضادة لـ SARS-CoV-2. وكانت هذه أولاباريب، INCB28060 وVX-809. ومن المثير للاهتمام أن ثلاثة مركبات واعدة من كل مكتبة تحتوي أيضًا على أحماض أمينية متفاعلة بشكل مماثل. علاوة على ذلك، أظهرت ثلاثة من أصل تسعة مركبات محتملة (INCB28060، ودارجليتازون الصوديوم، وكولومبيانادين) نشاطًا كبيرًا مضادًا للفيروسات في العديد من الاختبارات المختبرية. وكان المركب الأكثر فعالية هو دارغليتازون الصوديوم، الذي كان تركيزه الفعال النصف الأقصى (EC50) أقل من 10 ميكرومتر.

وأظهرت جميع الأدوية الثلاثة المرشحة أيضًا خصائص مثبطة، لكن INCB28060 ودارجليتازون الصوديوم كان لهما أكبر نشاط مضاد لـ SARS-CoV-2. ومن المثير للاهتمام أن كولومبيانادين قد ثبت أن له خصائص مسكنة ومضادة للالتهابات ومضادة للأورام وهو أيضًا مثبط لقنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربي (Ca2+). يتطلب التأثير المضاد للفيروسات للكولوبيانيدين ضد SARS-CoV-2 عبر تعديل نشاط القناة الأيونية مزيدًا من البحث التجريبي.

دبلوم

سلطت الدراسة الحالية الضوء على فائدة الأساليب القائمة على البنية في اكتشاف جزيء دواء محتمل يمكن أن يستهدف بروتينات متعددة من فيروس SARS-CoV-2. وفقًا للمؤلفين، فإن جزيئات الدواء هذه قيد الاختبار السريري ويمكن استخدامها قريبًا في العلاج المضاد للفيروسات ضد SARS-CoV-2.

مرجع:

• Ruchi Rani, Siwen Long, Akshay Pareek, Preeti Dhaka, Ankur Singh, Pravindra Kumar, Gerald McInerney, Shailly Tomar. (2022). Direkt wirkende antivirale SARS-CoV-2-Medikamente mit mehreren Zielen gegen die Nukleotidbindungstaschen virusspezifischer Proteine. Virologie. doi: https://doi.org/10.1016/j.virol.2022.08.008 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042682222001386