Οι ερευνητές διερευνούν υποψηφίους επαναχρησιμοποίησης φαρμάκων που στοχεύουν θύλακες σύνδεσης νουκλεοτιδίων πολλαπλών πρωτεϊνών SARS-CoV-2

Οι ερευνητές διερευνούν υποψηφίους επαναχρησιμοποίησης φαρμάκων που στοχεύουν θύλακες σύνδεσης νουκλεοτιδίων πολλαπλών πρωτεϊνών SARS-CoV-2

Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο ιολογία Οι ερευνητές επιδίωξαν φάρμακα άμεσης δράσης κατά του σοβαρού οξέος αναπνευστικού συνδρόμου του κοροναϊού-2 (SARS-CoV-2) που ανταγωνίζονται για τους θύλακες δέσμευσης νουκλεοτιδίων (NBPs) των πρωτεϊνών SARS-CoV-2.

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

φόντο

Ο SARS-CoV-2 ανήκει στην υποομάδα των βήτα κορωνοϊών (β-CoV) της οικογένειας Coronaviridae στην τάξη Nidovirales. Προσβάλλει πολλά είδη θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, και προκαλεί οξείες λοιμώξεις του αναπνευστικού. Είναι ένας ιός ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA) με περίβλημα, μονής έλικος, θετικής αίσθησης με γονιδίωμα 13 κιλοβάσης που περιέχει 14 ανοιχτά πλαίσια ανάγνωσης (ORFs). Το 5ˈ άκρο του γονιδιώματος SARS-CoV-2 έχει ORFs 1a και 1b, τα οποία κωδικοποιούν τις πολυπρωτεΐνες pp1a και pp1ab, οι οποίες μεταφράζονται σε μη δομικές πρωτεΐνες (NSPs) 1 έως 16. Το υπόλοιπο 3ˈ τρίτο γονιδίωμα κωδικοποιεί δομικές πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένου του άκρου (S), του εμβρυϊκού περιβλήματος (M).

Ο SARS-CoV-2 έχει εξελιχθεί σε περισσότερες από 40.000 γονιδιωματικές παραλλαγές από την εμφάνισή του το 2019. Η πανδημία που προκαλείται από τον SARS-CoV-2 συνεχίζει να προκαλεί ζωές παγκοσμίως. Ως εκ τούτου, υπάρχει επείγουσα ανάγκη για αντιιικά φάρμακα που θα μπορούσαν να καταπολεμήσουν την επανεμφάνιση και την εμφάνιση νέων παραλλαγών ανησυχίας (VOCs). Οι βιολόγοι ανέπτυξαν γρήγορα τρισδιάστατες δομές σχεδόν όλων των πρωτεϊνών SARS-CoV-2, οι οποίες είναι τώρα όλες διαθέσιμες στην Τράπεζα Δεδομένων Πρωτεϊνών (PDB) και θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη φαρμάκων με βάση τη δομή.

Προηγουμένως, οι ερευνητές είχαν διαμορφώσει παράγωγα νουκλεοτιδίων που ανταγωνίζονται τα φυσιολογικά νουκλεοτίδια για τη σύνδεση με τα NBP των ιικών πρωτεϊνών ως αντιιικά φάρμακα. Για παράδειγμα, ο Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA) έχει εγκρίνει την αζιδοθυμιδίνη (AZT) ως φάρμακο κατά του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV) που στοχεύει την πρωτεΐνη της ανάστροφης μεταγραφάσης (RT).

Σχετικά με τη μελέτη

Στην παρούσα μελέτη, οι ερευνητές προσπάθησαν να επαναχρησιμοποιήσουν φαρμακολογικά ενεργές ενώσεις που συνδέονται με τα NBP έξι πρωτεϊνών SARS-CoV-2. Στοχεύουν ειδικά την Ο-τερματική περιοχή (CTD) και τη Ν-τερματική περιοχή (NTD) των nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 και της πρωτεΐνης Ν. Προσδιόρισαν αυτά τα NBP με βάση τις ατομικές δομές που είναι διαθέσιμες στο ΠΣΠ. Ομοίως, πραγματοποίησαν εικονικό έλεγχο σε πυριτία με τη βοήθεια δομής τριών βιβλιοθηκών για τον γρήγορο εντοπισμό αντιικών πολλαπλών στόχων κατά του SARS-CoV-2.

Η προσέγγιση Single Molecular Multi-Target (SMMT) βοήθησε τους ερευνητές να αποκτήσουν πολλά πιθανά μικρά μόρια anti-SARS-CoV-2 με ιδιότητες πολλαπλών στόχων. Χρησιμοποίησαν ισοθερμική θερμιδομετρία (ITC) για να μετρήσουν παραμέτρους δέσμευσης όπως η συγγένεια και η κινητική των ταυτοποιημένων αντιικών ενώσεων. Τέλος, η ομάδα χρησιμοποίησε κυτταρικές αναλύσεις SARS-CoV-2 για να επιβεβαιώσει την αντιική δράση ενός υποσυνόλου αυτών των ενώσεων.

Η ομάδα πραγματοποίησε μοριακή σύνδεση πολλαπλών νουκλεοτιδίων μονο- και τριφωσφορικών (NMPs/NTPs). [(π.χ., μονο- και τρι-φωσφορική αδενοσίνη (AMP και ATP)] και ρεμντεσιβίρη. Η τελευταία, ένα νουκλεοτιδικό προφάρμακο ενός αναλόγου αδενοσίνης, χρησίμευσε ως θετικός έλεγχος. Οι ερευνητές επισήμαναν κάθε μόριο ως πιθανό υποψήφιο φάρμακο εάν είχε ευνοϊκό εύρος μοριακής τοξικότητας (ΡΚΜΕ) για διαδικτυακές ιδιότητες και φαρμακοκινητικές ιδιότητες. πυρίτιο ανάλυση ομοιότητας φαρμάκου, η οποία χαρακτήρισε τα επιλεγμένα μόρια με βάση τις ιδιότητες απορρόφησης, κατανομής, μεταβολισμού και απέκκρισής τους (ADME).

Επιπλέον, η ομάδα χρησιμοποίησε το μοντέλο BOILED-Egg (Brain Or IntestinL EstimateD Permeation) για να προβλέψει τη γαστρεντερική (GI) απορρόφηση ή τη διείσδυση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού (BBB) ​​μιας ένωσης, καθώς και ανάλυση υποστρώματος/μη υποστρώματος της P-γλυκοπρωτεΐνης (Pg).

Αποτελέσματα μελέτης

Δεδομένου ότι τα νουκλεοσίδια/νουκλεοτίδια είναι τα δομικά στοιχεία του RNA, δηλαδή του ιικού γονιδιώματος, τα μόρια που στοχεύουν τον σκελετό των νουκλεοσιδίων θα μπορούσαν να είναι πολλά υποσχόμενα αντιιικά μόρια. Αν και είναι δύσκολο να εκτιμηθεί η in vivo συμπεριφορά αυτών των μορίων, οι μέθοδοι in silico έχουν αποδειχθεί πολύ χρήσιμες για την παροχή σαφών αποδείξεων της αλληλεπίδρασης ενός μορίου φαρμάκου με την πρωτεΐνη στόχο και της βιοδιαθεσιμότητας του στον οργανισμό ξενιστή.

Αρχικά, οι ερευνητές επέλεξαν τις 30 κορυφαίες ενώσεις των οποίων η ενέργεια δέσμευσης ήταν ίση ή μεγαλύτερη από τον θετικό έλεγχο στο επιλεγμένο σύνολο πρωτεϊνών SARS-CoV-2. Η ομάδα προέβλεψε την ομοιότητα με τα ναρκωτικά των κορυφαίων δέκα από αυτές τις 30 ενώσεις. Έλαβαν την τελική ενέργεια δέσμευσης μετά από μοριακή σύνδεση των ενώσεων. Αν και αυτές οι δέκα ενώσεις εμφάνισαν υψηλές ενέργειες δέσμευσης για τους ιικούς στόχους, οι φυσικοχημικές τους παράμετροι δεν έδειξαν αποδεκτές ιδιότητες για ομοιότητα με φάρμακο.

Επιπλέον, η ομάδα αξιολόγησε αυτές τις ενώσεις χρησιμοποιώντας θερμοδυναμικά κριτήρια, αποκαλύπτοντας μόνο τρεις κορυφαίες ενώσεις με δυναμικό κατά του SARS-CoV-2. Αυτά ήταν τα olaparib, INCB28060 και VX-809. Είναι ενδιαφέρον ότι τρεις πολλά υποσχόμενες ενώσεις από κάθε βιβλιοθήκη είχαν επίσης παρόμοια αλληλεπιδρώντα αμινοξέα. Επιπλέον, τρεις από τις εννέα πιθανές ενώσεις (INCB28060, νατριούχος δαργλιταζόνη και κολομβιαναδίνη) επέδειξαν σημαντική αντιική δράση σε διάφορες δοκιμές in vitro. Η πιο ισχυρή ένωση ήταν η νατριούχος δαργλιταζόνη, της οποίας η ημι-μέγιστη αποτελεσματική συγκέντρωση (EC50) ήταν μικρότερη από 10 μΜ.

Και τα τρία υποψήφια φάρμακα έδειξαν επίσης ανασταλτικές ιδιότητες, αλλά το INCB28060 και η νατριούχος δαργλιταζόνη είχαν τη μεγαλύτερη δράση κατά του SARS-CoV-2. Είναι ενδιαφέρον ότι η κολομβιαναδίνη έχει αποδειχθεί ότι έχει αναλγητικές, αντιφλεγμονώδεις και αντικαρκινικές ιδιότητες και είναι επίσης αναστολέας των διαύλων ασβεστίου (Ca2+) που καλύπτονται από την τάση. Η αντιϊκή δράση της κολομβιαναδίνης έναντι του SARS-CoV-2 μέσω της τροποποίησης της δραστηριότητας του διαύλου ιόντων απαιτεί περαιτέρω πειραματική έρευνα.

Δίπλωμα

Η τρέχουσα μελέτη τόνισε τη χρησιμότητα των μεθόδων που βασίζονται στη δομή για την ανακάλυψη ενός πιθανού μορίου φαρμάκου που θα μπορούσε να στοχεύσει πολλαπλές πρωτεΐνες του SARS-CoV-2. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, αυτά τα μόρια φαρμάκου βρίσκονται σε κλινική δοκιμή και θα μπορούσαν σύντομα να χρησιμοποιηθούν για αντιική θεραπεία κατά του SARS-CoV-2.

Αναφορά:

• 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