研究人员正在探索针对多种 SARS-CoV-2 蛋白的核苷酸结合袋的药物再利用候选药物

研究人员正在探索针对多种 SARS-CoV-2 蛋白的核苷酸结合袋的药物再利用候选药物

在最近发表的一项研究中 病毒学 研究人员正在寻找针对严重急性呼吸综合征冠状病毒-2 (SARS-CoV-2) 的直接作用药物，这些药物会竞争 SARS-CoV-2 蛋白的核苷酸结合袋 (NBP)。

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

背景

SARS-CoV-2 属于巢病毒目冠状病毒科的 β 冠状病毒 (β-CoV) 亚组。 它感染包括人类在内的多种哺乳动物，并引起急性呼吸道感染。 它是一种有包膜、单链、正义核糖核酸 (RNA) 病毒，基因组长 13 KB，包含 14 个开放阅读框 (ORF)。 SARS-CoV-2基因组的第5端有ORF 1a和1b，编码多蛋白pp1a和pp1ab，它们被翻译为非结构蛋白（NSP）1至16。其余的第3个基因组编码结构蛋白，包括尖端（S）、膜（M）、包膜（E）和核衣壳（N）。

自 2019 年出现以来，SARS-CoV-2 已进化出 40,000 多个基因组变体。SARS-CoV-2 引起的大流行继续在全世界夺去生命。 因此，迫切需要能够对抗新的关注变种（VOC）重新出现和出现的抗病毒药物。 生物学家很快就开发出了几乎所有 SARS-CoV-2 蛋白的 3D 结构，这些结构现在都可以在蛋白质数据库 (PDB) 中找到，并且可以帮助基于结构的药物开发。

此前，研究人员已配制出核苷酸衍生物，与生理核苷酸竞争与病毒蛋白的NBP结合，作为抗病毒药物。 例如，美国食品和药物管理局 (FDA) 已批准叠氮胸苷 (AZT) 作为针对人类免疫缺陷病毒 (HIV) 的药物，该病毒靶向其逆转录酶 (RT) 蛋白。

关于该研究

在本研究中，研究人员尝试重复使用与六种 SARS-CoV-2 蛋白的 NBP 结合的药理活性化合物。 他们专门针对 nsp12、nsp13、nsp14、nsp15、nsp16 和 N 蛋白的 C 端结构域 (CTD) 和 N 端结构域 (NTD)。 他们根据 PDB 中可用的原子结构识别了这些 NBP。 同样，他们对三个文库进行了结构辅助虚拟计算机筛选，以快速识别针对 SARS-CoV-2 的多靶点抗病毒药物。

单分子多靶点 (SMMT) 方法帮助研究人员获得了几种潜在的具有多靶点特性的抗 SARS-CoV-2 小分子。 他们使用等温量热法（ITC）来测量结合参数，例如已识别的抗病毒化合物的亲和力和动力学。 最后，研究小组使用基于细胞的 SARS-CoV-2 检测来确认这些化合物的一部分的抗病毒活性。

该团队对多种单磷酸和三磷酸核苷酸 (NMP/NTP) 进行了分子对接。 [（例如，腺苷单磷酸和三磷酸（AMP 和 ATP）] 和瑞德西韦。后者是腺苷类似物的核苷酸前药，用作阳性对照。研究人员将每个分子标记为潜在的候选药物，如果它具有有利的分子毒性范围和药代动力学 (PK) 特性。他们使用在线工具 SwissADME 进行计算机模拟 药物相似性分析，根据所选分子的吸收、分布、代谢和排泄 (ADME) 特性来表征其特征。

此外，团队还使用BOILED-Egg（Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation）模型来预测化合物的胃肠（GI）吸收或血脑屏障（BBB）渗透，以及P-糖蛋白（Pgp）的底物/非底物分析。

研究结果

由于核苷/核苷酸是 RNA（即病毒基因组）的组成部分，因此靶向核苷骨架的分子可能是有前途的抗病毒分子。 尽管评估这些分子的体内行为很困难，但计算机方法已被证明在提供药物分子与靶蛋白相互作用及其在宿主生物体中的生物利用度的明确证据方面非常有用。

首先，研究人员在选定的一组 SARS-CoV-2 蛋白中选择了结合能等于或大于阳性对照的前 30 种化合物。 研究小组预测了这 30 种化合物中前 10 种的药物相似性。他们在化合物分子对接后获得了最终的结合能。 尽管这十种化合物对病毒靶标表现出高结合能，但它们的理化参数并未显示出可接受的药物相似性。

此外，该团队使用热力学标准评估了这些化合物，仅发现了三种具有抗 SARS-CoV-2 潜力的顶级化合物。 它们是奥拉帕尼、INCB28060 和 VX-809。 有趣的是，每个库中的三种有前途的化合物也具有类似的相互作用氨基酸。 此外，九种潜在化合物中的三种（INCB28060、达格列酮钠和哥伦比亚那定）在各种体外测试中表现出显着的抗病毒活性。 最有效的化合物是达格列酮钠，其半数最大有效浓度 (EC50) 小于 10 µM。

所有三种候选药物都显示出抑制特性，但 INCB28060 和达格列酮钠具有最强的抗 SARS-CoV-2 活性。 有趣的是，Columbianadine 已被证明具有镇痛、抗炎和抗肿瘤特性，并且还是电压门控钙 (Ca2+) 通道的抑制剂。 哥伦比亚那定通过调节离子通道活性对抗 SARS-CoV-2 的抗病毒作用需要进一步的实验研究。

文凭

当前的研究强调了基于结构的方法在发现可靶向 SARS-CoV-2 多种蛋白的潜在药物分子方面的效用。 作者表示，这些药物分子正在进行临床测试，很快可能用于针对 SARS-CoV-2 的抗病毒治疗。

参考：

• 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