Tutkijat tutkivat lääkkeiden uudelleenkäyttöön tarkoitettuja ehdokkaita, jotka kohdistuvat useiden SARS-CoV-2-proteiinien nukleotidisitoutumistaskuihin

Tutkijat tutkivat lääkkeiden uudelleenkäyttöön tarkoitettuja ehdokkaita, jotka kohdistuvat useiden SARS-CoV-2-proteiinien nukleotidisitoutumistaskuihin

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa virologia Tutkijat etsivät suoravaikutteisia lääkkeitä vakavaa akuuttia hengitystieoireyhtymää vastaan ​​koronavirus-2 (SARS-CoV-2), jotka kilpailevat SARS-CoV-2-proteiinien nukleotidisitoutumistaskuista (NBP).

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

tausta

SARS-CoV-2 kuuluu Coronaviridae-heimon beetakoronavirusten (β-CoV) alaryhmään Nidovirales-lahkoon. Se tartuttaa useita nisäkäslajeja, mukaan lukien ihmiset, ja aiheuttaa akuutteja hengitystieinfektioita. Se on vaipallinen, yksijuosteinen, positiivinen ribonukleiinihappo (RNA) virus, jonka genomi on 13 kiloemästä ja joka sisältää 14 avointa lukukehystä (ORF). SARS-CoV-2-genomin 5ˈ päässä on ORF:t 1a ja 1b, jotka koodaavat polyproteiineja pp1a ja pp1ab, jotka transloituvat ei-rakenneproteiineiksi (NSP:t) 1-16. Loput 3ˈ kolmas genomi koodaa rakenneproteiineja, mukaan lukien kärki (S), nukleiinikalvo (E), ja N occleope (M), ja N.

SARS-CoV-2 on kehittynyt yli 40 000 genomimuunnelmaksi sen ilmaantumisen jälkeen vuonna 2019. SARS-CoV-2:n aiheuttama pandemia vaatii edelleen ihmishenkiä maailmanlaajuisesti. Siksi tarvitaan kiireellisesti viruslääkkeitä, jotka voisivat torjua uusien huolta aiheuttavien varianttien (VOC) uudelleen ilmaantumista ja ilmaantumista. Biologit ovat nopeasti kehittäneet 3D-rakenteita lähes kaikista SARS-CoV-2-proteiineista, jotka ovat nyt saatavilla Protein Data Bankissa (PDB) ja voivat auttaa rakennepohjaisessa lääkekehityksessä.

Aiemmin tutkijat ovat formuloineet nukleotidijohdannaisia, jotka kilpailevat fysiologisten nukleotidien kanssa sitoutumisesta virusproteiinien NBP:iin viruslääkkeinä. Esimerkiksi Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA) on hyväksynyt atsidotymidiinin (AZT) lääkkeeksi ihmisen immuunikatovirusta (HIV) vastaan, joka kohdistuu sen käänteiskopioijaproteiiniin (RT).

Tietoja tutkimuksesta

Tässä tutkimuksessa tutkijat yrittivät käyttää uudelleen farmakologisesti aktiivisia yhdisteitä, jotka sitoutuvat kuuden SARS-CoV-2-proteiinin NBP:iin. Ne kohdistuivat erityisesti nsp12:n, nsp13:n, nsp14:n, nsp15:n, nsp16:n ja N-proteiinin C-terminaaliseen domeeniin (CTD) ja N-terminaaliseen domeeniin (NTD). He tunnistivat nämä NBP:t ATE:ssa saatavilla olevien atomirakenteiden perusteella. Samoin he suorittivat rakenneavusteisen virtuaalisen in silico -seulonnan kolmelle kirjastolle tunnistaakseen nopeasti SARS-CoV-2:ta vastaan ​​suunnatut viruslääkkeet.

Single Molecular Multi-Target (SMMT) -lähestymistapa auttoi tutkijoita saamaan useita potentiaalisia pieniä SARS-CoV-2-vastaisia ​​molekyylejä, joilla on useita kohteita. He käyttivät isotermistä kalorimetriaa (ITC) mitatakseen sitoutumisparametreja, kuten tunnistettujen antiviraalisten yhdisteiden affiniteettia ja kinetiikkaa. Lopuksi ryhmä käytti solupohjaisia ​​SARS-CoV-2-määrityksiä vahvistaakseen näiden yhdisteiden osajoukon antiviraalisen aktiivisuuden.

Ryhmä suoritti useiden nukleotidien mono- ja trifosfaattien (NMP:t/NTP:t) molekyylitelakan. [(esim. adenosiinimono- ja -trifosfaatti (AMP ja ATP)] ja remdesivir. Jälkimmäinen, adenosiinianalogin nukleotidi-aihiolääke, toimi positiivisena kontrollina. Tutkijat merkitsivät jokaisen molekyylin mahdolliseksi lääkekandidaatiksi, jos sillä oli suotuisa molekyylimyrkyllisyysalue ja farmakokineettiset (PK)-työkalut, joilla Swiisco-työkalulla oli. lääkkeen kaltaisuusanalyysi, joka luonnehti valitut molekyylit niiden absorptio-, jakautumis-, metabolia- ja erittymisominaisuuksien (ADME) perusteella.

Lisäksi ryhmä käytti BOILED-Egg (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation) -mallia ennustaakseen yhdisteen ruoansulatuskanavan (GI) imeytymistä tai veri-aivoesteen (BBB) ​​läpäisyä sekä P-glykoproteiinin (Pgp) substraatti-/ei-substraattianalyysiä.

Tutkimustulokset

Koska nukleosidit/nukleotidit ovat RNA:n eli virusgenomin rakennuspalikoita, nukleosidirunkoon kohdistuvat molekyylit voivat olla lupaavia antiviraalisia molekyylejä. Vaikka näiden molekyylien in vivo -käyttäytymistä on vaikea arvioida, in silico -menetelmät ovat osoittautuneet erittäin hyödyllisiksi tarjoamaan selkeää näyttöä lääkemolekyylin vuorovaikutuksesta kohdeproteiinin kanssa ja sen biologisesta hyötyosuudesta isäntäorganismissa.

Ensin tutkijat valitsivat 30 parasta yhdistettä, joiden sitoutumisenergia oli yhtä suuri tai suurempi kuin positiivinen kontrolli valitussa SARS-CoV-2-proteiinisarjassa. Tiimi ennusti näiden 30 yhdisteen kymmenen parhaan lääkkeen kaltaisuuden. He saivat lopullisen sitoutumisenergian yhdisteiden molekyylitelakoinnin jälkeen. Vaikka näillä kymmenellä yhdisteellä oli korkea sitoutumisenergia viruskohteisiin, niiden fysikaalis-kemialliset parametrit eivät osoittaneet hyväksyttäviä ominaisuuksia lääkemäisyydelle.

Lisäksi ryhmä arvioi näitä yhdisteitä käyttämällä termodynaamisia kriteerejä ja paljasti vain kolme parasta yhdistettä, joilla oli SARS-CoV-2:n vastainen potentiaali. Nämä olivat olaparibi, INCB28060 ja VX-809. Mielenkiintoista on, että kolmella lupaavalla yhdisteellä kustakin kirjastosta oli myös samalla tavalla vuorovaikutuksessa olevia aminohappoja. Lisäksi kolme yhdeksästä mahdollisesta yhdisteestä (INCB28060, darglitatsoninatrium ja kolumbianadiini) osoitti merkittävää antiviraalista aktiivisuutta erilaisissa in vitro -testeissä. Tehokkain yhdiste oli darglitatsoninatrium, jonka puolet suurimmasta tehokkaasta konsentraatiosta (EC50) oli alle 10 µM.

Kaikilla kolmella lääkekandidaatilla oli myös inhiboivia ominaisuuksia, mutta INCB28060:lla ja darglitatsoninatriumilla oli suurin anti-SARS-CoV-2-aktiivisuus. Mielenkiintoista on, että kolumbianadiinilla on osoitettu olevan analgeettisia, anti-inflammatorisia ja kasvaimia estäviä ominaisuuksia, ja se on myös jänniteohjattujen kalsiumkanavien (Ca2+) estäjä. Kolumbianadiinin antiviraalinen vaikutus SARS-CoV-2:ta vastaan ​​ionikanavan aktiivisuuden moduloimisen kautta vaatii lisäkokeita.

Diplomi

Nykyinen tutkimus korosti rakennepohjaisten menetelmien hyödyllisyyttä mahdollisen lääkemolekyylin löytämisessä, joka voisi kohdistaa SARS-CoV-2:n useisiin proteiineihin. Kirjoittajien mukaan nämä lääkemolekyylit ovat kliinisessä testauksessa, ja niitä voitaisiin pian käyttää SARS-CoV-2:n antiviraaliseen hoitoon.

Viite:

• 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