Исследователи сообщают, что, объединив ингибиторы полимераз и экзонуклеаз - ферментов, позволяющих SARS-CoV-2 реплицироваться - они смогли снизить репликацию SARS-CoV-2 в 10 раз больше, чем при использовании только ингибиторов полимераз.
Они также выявили ингибитор полимеразы с уникальной модификацией, которая в значительной степени противостоит его удалению из РНК экзонуклеазой. Полученные ими результаты как на молекулярном, так и на клеточном уровне свидетельствуют о большом потенциале новых комбинаций противовирусных препаратов для остановки распространения COVID-19 и других коронавирусных заболеваний. Исследование было опубликовано в журнале Communications Biology.
"Мы ожидаем, что комбинации препаратов, подобные найденным нами, будут мощно подавлять РНК-вирусы, такие как SARS-CoV-2 и другие коронавирусы, которые могут привести к будущим пандемиям", - говорит руководитель исследования Цзиньюе Джу. "Поскольку полимераза и экзонуклеаза являются высоко консервативными ферментами коронавирусов с очень редкими мутациями, мы ожидаем, что терапевтические препараты, разработанные для воздействия на эти ферменты, могут быть широко применимы ко всем коронавирусам, способным вызывать серьезные заболевания".
SARS-CoV-2 использует полимеразу для репликации своего РНК-генома внутри инфицированных человеческих клеток. Теоретически, прекращение процесса полимеразной реакции должно остановить распространение коронавируса, что приведет к его уничтожению иммунной системой человека. Однако SARS-CoV-2 имеет два ключевых фермента, которые позволяют ему реплицироваться: полимеразу, которая воспроизводит его РНК, и корректорную экзонуклеазу, которая исправляет ошибки в процессе репликации.
Наличие экзонуклеазы для коррекции является уникальным для коронавирусов и необходимо для снижения количества мутаций и, таким образом, поддержания целостности и функционирования больших РНК-геномов коронавирусов. Таким образом, вакцинный подход оказался достаточно эффективным в сдерживании пандемии COVID-19, поскольку коронавирусы не мутируют так часто, как вирус гриппа и ВИЧ, которые не имеют функции коррекции и поэтому мутируют чаще.
Ингибиторы вирусной полимеразы являются очень успешными препаратами для лечения ВИЧ-инфекции и инфекций, вызванных вирусами гепатита В и С. Однако из-за присутствия в SARS-CoV-2 корректорной экзонуклеазы, которая может удалять эти ингибиторы из РНК, ингибитор полимеразы ремдесивир, единственный одобренный FDA препарат для лечения COVID-19, не так эффективен в предотвращении серьезного заболевания, как хотелось бы. Если бы можно было одновременно ингибировать экзонуклеазу или ослабить ее активность, то вирусная репликация была бы заблокирована более эффективно.
Исследовательская группа под руководством Джу решила изучить, может ли сочетание ингибиторов полимеразы и экзонуклеазы работать вместе для более эффективного подавления репликации SARS-CoV-2, или могут ли ингибиторы полимеразы с определенными модификациями противостоять удалению экзонуклеазой. Для выявления взаимодействия между ингибиторами и ферментами был использован новый подход, основанный на масс-спектрометрии. Группа также разработала и провела клеточные исследования для измерения ингибирующего воздействия комбинаций препаратов на размножение вируса.
Было продемонстрировано, что ингибиторы полимеразы и экзонуклеазы работают вместе, блокируя способность вируса размножаться в инфицированных клетках легких. "Хотя эти результаты были получены на модели клеточной культуры, мы намеренно выбрали ингибиторы, уже одобренные в качестве препаратов для лечения других распространенных вирусных инфекций, например, ВИЧ и гепатита, с целью быстро довести их до клинических испытаний", - отметил Джу.
Сейчас авторы изучают, можно ли добиться усиленного противовирусного действия комбинированных препаратов на животной модели COVID-19, обладающей приемлемыми фармакологическими свойствами. Если результаты будут положительными, эти препараты могут быть быстро переведены в клинические испытания, поскольку ранее они были одобрены для лечения других вирусных инфекций. Они также создали инициативу с консорциумом фармакологов, вирусологов, медицинских химиков и структурных биологов для разработки новых терапевтических средств с улучшенными профилями эффективности и безопасности.
