نامزد داروی جدید امیدوار کننده علیه Omicron و سایر انواع SARS-CoV-2

همه گیر بیماری کروناویروس ادامه دار 2019 (COVID-19) که توسط سندرم تنفسی حاد بسیار مسری ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) ایجاد می شود، تاکنون بیش از 6.8 میلیون نفر را در سراسر جهان قربانی کرده است.

اخیرا طبیعت انتقال سیگنال و درمان هدفمند مطالعه ژورنالی فعالیت ضد ویروسی بالقوه یک M جدید را نشان داد^{حرفه ای} مهارکننده (SY110) در برابر SARS-CoV-2 Omicron و زیرشاخه های آن. علاوه بر این، مشخص شد که در برابر سایر کروناویروس‌های انسانی، مانند سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 1 (SARS-CoV-1) و سندرم تنفسی خاورمیانه (MERS-CoV) نیز موثر است.

مطالعه: نسل جدید مهارکننده Mpro با فعالیت قوی در برابر انواع SARS-CoV-2 Omicron. اعتبار تصویر: Jezper / Shutterstock

زمینه

اگرچه چندین واکسن کووید-19 به صورت تجاری در دسترس هستند، کارایی آنها به دلیل ظهور مداوم انواع جدید COVID-19 مانند آلفا، بتا، دلتا و جدیدترین Omicron کاهش یافته است. بسیاری از انواع SARS-CoV-2 می توانند از پاسخ های ایمنی ناشی از واکسیناسیون یا عفونت طبیعی فرار کنند. بر اساس تجربه تاریخی، خطر وجود طولانی مدت SARS-CoV-2 وجود دارد. بنابراین، علاوه بر واکسن‌های مؤثرتر کووید-19، نیاز فوری به داروهای ضد ویروسی بیشتر در برابر انواع فعلی و آینده SARS-CoV-2 وجود دارد.

SARS-CoV-2 متعلق به خانواده است Coronaviridae از جنس β-کرونا ویروس این ویروس 14 فریم خواندن باز (ORFs) را رمزگذاری می کند که چهار پروتئین ساختاری، 9 پروتئین جانبی و دو پلی پروتئین بلند pp1a و pp1ab را کد می کند. پلی پروتئین ها با استفاده از دو سیستئین پروتئاز، یعنی پروتئاز اصلی (M) به شانزده پروتئین غیر ساختاری (NSPs) تبدیل می شوند.^{حرفه ای}و پروتئاز شبه پاپائین (PL^{حرفه ای}).

م^{حرفه ای}، یا 3CL^{حرفه ای}، یک ژن حفاظت شده ویروس و نوع آن است. علاوه بر این، این پروتئاز در سایر کروناویروس‌های بیماری‌زا نیز وجود دارد، مانند سندرم حاد تنفسی کرونا-1 (SARS-CoV-1) و سندرم تنفسی خاورمیانه (MERS-CoV).

م^{حرفه ای} با جدا کردن pp1a و pp1ab به تولید سیزده NSP مرتبط است. از نظر مکانیکی، م^{حرفه ای} توالی های اسید آمینه را با ویژگی شناسایی و برش می دهد، به ویژه محل های برش در توالی های Leu-Gln. نکته مهم این است که هیچ پروتئاز انسانی خاصیت مشابهی ندارد.

با در نظر گرفتن تمام صفات M^{حرفه ای}، می تواند یک هدف بالقوه برای توسعه داروهای ضد ویروسی باشد. چندین مولکول کوچک مانند Remdesivir، Molnupiravir و Paxlovid به عنوان عوامل ضد ویروسی تایید شده اند. Nirmatrelvir، Ensitrelvir و Simnotrelvir مهارکننده های SARS-CoV-2 M هستند.^{حرفه ای}. با این حال، این ضد ویروس ها دارای برخی مسائل مرتبط با سمیت، قدرت نامطلوب، و خواص فارماکوکینتیک (PK) ناقص هستند، مانند فراهمی زیستی خوراکی ضعیف، فراهمی زیستی خوراکی ضعیف، و پایداری متوسط ​​در میکروزوم های کبد انسان (HLM).

قابل ذکر است، انواع SARS-CoV-2 که حاوی Q192S/T/V، E166N/V، G143S، H172F/Q/Y، Q189E، M165T یا A173V هستند، نسبت به درمان با Nirmatrelvir مقاومت نشان داده‌اند. بنابراین، توسعه نسل بعدی ضد ویروس‌های موثر در برابر انواع SARS-CoV-2 به فوریت مورد نیاز است.

مطالعه و یافته های آن

در درجه اول، دانشمندان حدود 30000 ترکیب را از کتابخانه شیمیایی داخلی غربال کردند تا یک ترکیب فعال اولیه جدید برای توسعه دارویی که M را هدف قرار می دهد به دست آورند.^{حرفه ای}. آنها برای این منظور از روش انتقال انرژی تشدید فلورسانس (FRET) استفاده کردند.

چهار ترکیب برای مهار فعالیت آنزیمی M یافت شد^{حرفه ای}با غلظت بازدارندگی 50 درصد (IC₅₀) مقادیر کمتر از 50 میکرومولار. در این میان، Hit-1 با یک آی سی قوی ترین شناخته شد₅₀ مقدار 1.30 میکرومتر برای تایید فعالیت Hit-1 از روش فلورمتری اسکن تفاضلی (DSF) استفاده شد. این سنجش یک مقدار جابجایی حرارتی 8.45 درجه سانتیگراد را ارائه می دهد که دلالت بر اتصال مستقیم بین Hit-1 و M دارد.^{حرفه ای}.

کشف یک ترکیب آسیب دیده علیه SARS-CoV-2 M^{حرفه ای}. آ ساختار شیمیایی Hit-1. بخش‌های P1، P1 و P2 Hit-1 برچسب‌گذاری شده‌اند. کربن سرجنگی با یک ستاره سیاه مشخص شده است. ب منحنی دوز فعالیت Hit-1 در برابر SARS-CoV-2 M^{حرفه ای} در سنجش FRET داده های نشان داده شده میانگین ± انحراف استاندارد (SD) از سه آزمایش مستقل است. ج تجزیه و تحلیل فلورمتری اسکن افتراقی اثر Hit-1 بر SARS-CoV-2 M^{حرفه ای} ثبات. قرار گرفتن در معرض باقی مانده های آبگریز با افزایش واحدهای فلورسانس نسبی (RFUs) نظارت می شود. منحنی ها نشان دهنده میانگین سه آزمایش هستند. د Hit-1 (نارنجی) در محل اتصال بستر M قرار دارد^{حرفه ای} (فیروزه ای). او 41 از م^{حرفه ای} آبی است، Cys145 زرد است. جیب های (S1′، S1، S2 و S4) از M^{حرفه ای} و بخش‌های (P1’، P1 و P2) Hit-1 هر دو برچسب‌گذاری شده‌اند. ه تعاملات بین Hit-1 و M^{حرفه ای}. نقشه چگالی Fo – Fc برای Hit-1 (مش خاکستری، σ = 2.5) و Cys145 نشان داده شده است. پیوند کووالانسی با یک فلش سیاه نشان داده می شود و پیوندهای هیدروژنی با خطوط چین قرمز نشان داده می شود. f مناطق Hit-1 برای بهینه سازی ساختاری. تصاویر در د، ه با استفاده از PyMOL (https://pymol.org)

قدرت Hit-1 از طریق بهینه سازی ساختاری گام به گام، به ویژه در سه منطقه، یعنی تیازول، بنزیل، و فنیل بهبود یافت. در نتیجه، چندین نامزد سنتز شدند که بر اساس خواص PK، ایمنی، فراهمی زیستی خوراکی، سمیت سلولی و پایداری برای به دست آوردن بهترین عامل ضد ویروسی در برابر انواع SARS-CoV-2 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. در میان همه نامزدهای سنتز شده، SY110 قوی‌ترین M بود^{حرفه ای} بازدارنده، با IC₅₀ 14.4 نانومتر در برابر M^{حرفه ای}.

درمان خوراکی SY110 در موش‌های K18-hACE2 با عفونت Omicron آسیب پاتولوژیک بهبود یافته را در هر دو ریه و شاخک نشان داد. علاوه بر این، SY110 برجسته نشان داد درونکشتگاهی پروفایل های ایمنی در تست ایمز، آزمایش انحراف کروموزوم، سنجش سیتوکروم P450 (CYP) و آزمایش ژن مرتبط با اتر-à-go-go انسانی (hERG). در نرخ ها، حداکثر دوز قابل تحمل SY110 1.0 گرم بر کیلوگرم بود، بدون هیچ اثر نامطلوبی.

SY110 خواص برجسته PK را در موش‌ها، سگ‌ها، موش‌ها و میمون‌های سینومولگوس با فراهمی زیستی خوراکی خوب نشان داد. علاوه بر این، این ترکیب اثرات ضد ویروسی قابل توجهی در برابر زیرشاخه های آلفا، بتا، و Omicron BA.2 و BA.5 نشان داد. نکته مهم، SY110 بر مقاومت های Nirmatrelvir ناشی از جهش در E166N و E166V غلبه کرد.

نتیجه گیری

مطالعه حاضر پتانسیل SY110 را به عنوان یک مهارکننده ضد ویروسی پان-کروناویروس، از جمله SARS-CoV-2 برجسته کرد. هنگامی که به صورت خوراکی تجویز شد، این مهارکننده Mpro خواص PK مطلوب، فراهمی زیستی خوراکی عالی، و مشخصات ایمنی قابل توجهی را نشان داد. در آینده، اثربخشی درمانی بالینی SY110 نیاز به تایید بیشتر از طریق مطالعات کارآزمایی بالینی دارد. نویسندگان امکان بهبود بیشتر پایداری HLM را برای SY110 بیان کردند.