Los investigadores están explorando candidatos para la reutilización de fármacos dirigidos a bolsas de unión de nucleótidos de múltiples proteínas del SARS-CoV-2.

Los investigadores están explorando candidatos para la reutilización de fármacos dirigidos a bolsas de unión de nucleótidos de múltiples proteínas del SARS-CoV-2.

En un estudio reciente publicado en virología Los investigadores buscaron fármacos de acción directa contra el coronavirus-2 (SARS-CoV-2), síndrome respiratorio agudo grave, que compitan por las bolsas de unión a nucleótidos (NBP) de las proteínas del SARS-CoV-2.

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

fondo

El SARS-CoV-2 pertenece al subgrupo de beta coronavirus (β-CoV) de la familia Coronaviridae en el orden Nidovirales. Infecta a varias especies de mamíferos, incluidos los humanos, y provoca infecciones respiratorias agudas. Es un virus de ácido ribonucleico (ARN) de sentido positivo, monocatenario y envuelto con un genoma de 13 kilobases que contiene 14 marcos de lectura abiertos (ORF). El extremo 5ˈ del genoma del SARS-CoV-2 tiene ORF 1a y 1b, que codifican las poliproteínas pp1a y pp1ab, que se traducen en proteínas no estructurales (NSP) 1 a 16. El tercer genoma restante 3ˈ codifica proteínas estructurales, incluida la punta (S), la membrana (M), la envoltura (E) y la nucleocápside (N).

El SARS-CoV-2 ha evolucionado hacia más de 40.000 variantes genómicas desde su aparición en 2019. La pandemia causada por el SARS-CoV-2 continúa cobrándose vidas en todo el mundo. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de medicamentos antivirales que puedan combatir la reaparición y aparición de nuevas variantes preocupantes (COV). Los biólogos han desarrollado rápidamente estructuras 3D de casi todas las proteínas del SARS-CoV-2, que ahora están disponibles en el Banco de datos de proteínas (PDB) y podrían ayudar en el desarrollo de fármacos basados ​​en estructuras.

Anteriormente, los investigadores han formulado derivados de nucleótidos que compiten con los nucleótidos fisiológicos por la unión a las NBP de las proteínas virales como fármacos antivirales. Por ejemplo, la Administración de Medicamentos y Alimentos de EE. UU. (FDA) aprobó la azidotimidina (AZT) como fármaco contra el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) que se dirige a su proteína transcriptasa inversa (RT).

Sobre el estudio

En el presente estudio, los investigadores intentaron reutilizar compuestos farmacológicamente activos que se unen a las NBP de seis proteínas del SARS-CoV-2. Se dirigieron específicamente al dominio C-terminal (CTD) y al dominio N-terminal (NTD) de nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 y la proteína N. Identificaron estos NBP basándose en las estructuras atómicas disponibles en el PDB. Asimismo, realizaron una detección virtual in silico asistida por estructura de tres bibliotecas para identificar rápidamente antivirales de múltiples objetivos contra el SARS-CoV-2.

El enfoque Single Molecular Multi-Target (SMMT) ayudó a los investigadores a obtener varias moléculas pequeñas potenciales anti-SARS-CoV-2 con propiedades de múltiples objetivos. Utilizaron calorimetría isotérmica (ITC) para medir parámetros de unión como la afinidad y la cinética de los compuestos antivirales identificados. Finalmente, el equipo utilizó ensayos de SARS-CoV-2 basados ​​en células para confirmar la actividad antiviral de un subconjunto de estos compuestos.

El equipo realizó un acoplamiento molecular de mono y trifosfatos de múltiples nucleótidos (NMP/NTP). [(por ejemplo, mono y trifosfato de adenosina (AMP y ATP)] y remdesivir. Este último, un profármaco de nucleótido de un análogo de adenosina, sirvió como control positivo. Los investigadores marcaron cada molécula como un posible candidato a fármaco si tenía un rango de toxicidad molecular favorable y propiedades farmacocinéticas (PK). Utilizaron la herramienta en línea SwissADME para análisis silico de semejanza a fármacos, que caracterizó las moléculas seleccionadas en función de sus propiedades de absorción, distribución, metabolismo y excreción (ADME).

Además, el equipo utilizó el modelo de huevo hervido (permeación estimada cerebral o intestinal) para predecir la absorción gastrointestinal (GI) o la permeación de la barrera hematoencefálica (BBB) ​​de un compuesto, así como el análisis de sustrato/no sustrato de la glicoproteína P (Pgp).

Resultados del estudio

Dado que los nucleósidos/nucleótidos son los componentes básicos del ARN, es decir, el genoma viral, las moléculas que se dirigen al esqueleto de los nucleósidos podrían ser moléculas antivirales prometedoras. Aunque es difícil evaluar el comportamiento in vivo de estas moléculas, los métodos in silico han demostrado ser muy útiles para proporcionar evidencia clara de la interacción de una molécula de fármaco con la proteína objetivo y su biodisponibilidad en el organismo huésped.

Primero, los investigadores seleccionaron los 30 compuestos principales cuya energía de unión era igual o mayor que la del control positivo en el conjunto seleccionado de proteínas del SARS-CoV-2. El equipo predijo la semejanza con las drogas de los diez principales de estos 30 compuestos. Obtuvieron la energía de enlace final después del acoplamiento molecular de los compuestos. Aunque estos diez compuestos exhibieron altas energías de unión para los objetivos virales, sus parámetros fisicoquímicos no mostraron propiedades aceptables de semejanza con los fármacos.

Además, el equipo evaluó estos compuestos utilizando criterios termodinámicos, revelando solo tres compuestos principales con potencial anti-SARS-CoV-2. Estos fueron olaparib, INCB28060 y VX-809. Curiosamente, tres compuestos prometedores de cada biblioteca también tenían aminoácidos que interactuaban de manera similar. Además, tres de nueve compuestos potenciales (INCB28060, darglitazona sódica y columbianadina) demostraron una actividad antiviral significativa en varias pruebas in vitro. El compuesto más potente fue la darglitazona sódica, cuya concentración efectiva semimáxima (CE50) fue inferior a 10 µM.

Los tres fármacos candidatos también mostraron propiedades inhibidoras, pero INCB28060 y darglitazona sódica tuvieron la mayor actividad anti-SARS-CoV-2. Curiosamente, se ha demostrado que la colombinadina tiene propiedades analgésicas, antiinflamatorias y antitumorales y también es un inhibidor de los canales de calcio (Ca2+) dependientes de voltaje. El efecto antiviral de la columbianadina contra el SARS-CoV-2 mediante la modulación de la actividad del canal iónico requiere más investigación experimental.

Diploma

El estudio actual destacó la utilidad de los métodos basados ​​en estructuras para descubrir una posible molécula farmacológica que podría atacar múltiples proteínas del SARS-CoV-2. Según los autores, estas moléculas farmacológicas se encuentran en fase de pruebas clínicas y pronto podrían usarse como terapia antiviral contra el SARS-CoV-2.

Referencia:

• 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