I ricercatori stanno esplorando i candidati al riutilizzo dei farmaci che prendono di mira le tasche di legame nucleotidico di più proteine ​​SARS-CoV-2

I ricercatori stanno esplorando i candidati al riutilizzo dei farmaci che prendono di mira le tasche di legame nucleotidico di più proteine ​​SARS-CoV-2

In un recente studio pubblicato su virologia I ricercatori hanno studiato farmaci ad azione diretta contro la sindrome respiratoria acuta grave coronavirus-2 (SARS-CoV-2) che competono per le tasche di legame nucleotidico (NBP) delle proteine ​​SARS-CoV-2.

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

sfondo

SARS-CoV-2 appartiene al sottogruppo dei beta coronavirus (β-CoV) della famiglia Coronaviridae nell’ordine Nidovirales. Infetta diverse specie di mammiferi, compreso l'uomo, e provoca infezioni respiratorie acute. È un virus dell'acido ribonucleico (RNA) con involucro, a filamento singolo, a senso positivo, con un genoma di 13 kilobasi contenente 14 fotogrammi di lettura aperti (ORF). L’estremità 5° del genoma SARS-CoV-2 ha ORF 1a e 1b, che codificano per le poliproteine ​​pp1a e pp1ab, che vengono tradotte in proteine ​​non strutturali (NSP) da 1 a 16. I rimanenti 3° terzo genoma codificano proteine ​​strutturali, tra cui punta (S), membrana (M), involucro (E) e nucleocapside (N).

La SARS-CoV-2 si è evoluta in oltre 40.000 varianti genomiche dalla sua comparsa nel 2019. La pandemia causata da SARS-CoV-2 continua a mietere vittime in tutto il mondo. Pertanto, vi è un urgente bisogno di farmaci antivirali che possano combattere la ricomparsa e l’emergenza di nuove varianti preoccupanti (COV). I biologi hanno rapidamente sviluppato strutture 3D di quasi tutte le proteine ​​SARS-CoV-2, che ora sono tutte disponibili nella Protein Data Bank (PDB) e potrebbero aiutare nello sviluppo di farmaci basati sulla struttura.

In precedenza, i ricercatori hanno formulato derivati ​​nucleotidici che competono con i nucleotidi fisiologici per il legame con gli NBP delle proteine ​​virali come farmaci antivirali. Ad esempio, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha approvato l’azidotimidina (AZT) come farmaco contro il virus dell’immunodeficienza umana (HIV) che colpisce la sua proteina trascrittasi inversa (RT).

A proposito dello studio

Nel presente studio, i ricercatori hanno tentato di riutilizzare composti farmacologicamente attivi che si legano agli NBP di sei proteine ​​SARS-CoV-2. Hanno preso di mira specificamente il dominio C-terminale (CTD) e il dominio N-terminale (NTD) di nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 e la proteina N. Hanno identificato questi NBP sulla base delle strutture atomiche disponibili nel PDB. Allo stesso modo, hanno eseguito uno screening virtuale in silico assistito da struttura di tre librerie per identificare rapidamente antivirali multi-bersaglio contro SARS-CoV-2.

L’approccio Single Molecular Multi-Target (SMMT) ha aiutato i ricercatori a ottenere diverse potenziali piccole molecole anti-SARS-CoV-2 con proprietà multi-target. Hanno utilizzato la calorimetria isotermica (ITC) per misurare parametri di legame quali l'affinità e la cinetica dei composti antivirali identificati. Infine, il team ha utilizzato test SARS-CoV-2 basati su cellule per confermare l’attività antivirale di un sottoinsieme di questi composti.

Il team ha eseguito il docking molecolare di più nucleotidi mono- e trifosfati (NMP/NTP). [(ad esempio, adenosina mono- e trifosfato (AMP e ATP)] e remdesivir. Quest'ultimo, un profarmaco nucleotidico di un analogo dell'adenosina, è servito come controllo positivo. I ricercatori hanno contrassegnato ciascuna molecola come potenziale candidato farmacologico se aveva un intervallo di tossicità molecolare e proprietà farmacocinetiche (PK) favorevoli. Hanno utilizzato lo strumento online SwissADME per in silico analisi di somiglianza dei farmaci, che ha caratterizzato le molecole selezionate in base alle loro proprietà di assorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione (ADME).

Inoltre, il team ha utilizzato il modello BOILED-Egg (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation) per prevedere l’assorbimento gastrointestinale (GI) o la permeazione della barriera ematoencefalica (BBB) ​​di un composto, nonché l’analisi substrato/non substrato della glicoproteina P (Pgp).

Risultati dello studio

Poiché i nucleosidi/nucleotidi sono gli elementi costitutivi dell’RNA, cioè del genoma virale, le molecole che prendono di mira lo scheletro nucleosidico potrebbero essere promettenti molecole antivirali. Sebbene sia difficile valutare il comportamento in vivo di queste molecole, i metodi in silico si sono rivelati molto utili nel fornire prove chiare dell’interazione di una molecola di farmaco con la proteina bersaglio e della sua biodisponibilità nell’organismo ospite.

Innanzitutto, i ricercatori hanno selezionato i primi 30 composti la cui energia legante era uguale o maggiore del controllo positivo nell’insieme selezionato di proteine ​​SARS-CoV-2. Il team ha previsto la somiglianza farmacologica dei primi dieci di questi 30 composti. Hanno ottenuto l'energia di legame finale dopo l'aggancio molecolare dei composti. Sebbene questi dieci composti mostrassero elevate energie di legame per i bersagli virali, i loro parametri fisico-chimici non mostravano proprietà accettabili per la somiglianza con i farmaci.

Inoltre, il team ha valutato questi composti utilizzando criteri termodinamici, rivelando solo tre composti principali con potenziale anti-SARS-CoV-2. Questi erano olaparib, INCB28060 e VX-809. È interessante notare che anche tre composti promettenti di ciascuna libreria avevano amminoacidi che interagiscono in modo simile. Inoltre, tre dei nove potenziali composti (INCB28060, darglitazone sodico e columbianadina) hanno dimostrato una significativa attività antivirale in vari test in vitro. Il composto più potente era il darglitazone sodico, la cui concentrazione efficace semimassima (EC50) era inferiore a 10 µM.

Tutti e tre i farmaci candidati hanno mostrato anche proprietà inibitorie, ma INCB28060 e darglitazone sodico hanno avuto la maggiore attività anti-SARS-CoV-2. È interessante notare che la Columbianadina ha dimostrato di avere proprietà analgesiche, antinfiammatorie e antitumorali ed è anche un inibitore dei canali del calcio voltaggio-dipendenti (Ca2+). L’effetto antivirale della columbianadina contro SARS-CoV-2 attraverso la modulazione dell’attività dei canali ionici richiede ulteriori indagini sperimentali.

Diploma

Lo studio attuale ha evidenziato l’utilità dei metodi basati sulla struttura nella scoperta di una potenziale molecola farmacologica che potrebbe colpire più proteine ​​di SARS-CoV-2. Secondo gli autori, queste molecole farmacologiche sono in fase di sperimentazione clinica e potrebbero presto essere utilizzate per la terapia antivirale contro la SARS-CoV-2.

Riferimento:

• 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