Недавнее исследование представляет концепцию нового класса противовирусных препаратов, которые будут направлены на фермент, необходимый не только для атипичной пневмонии, но и для многих РНК-вирусов, включая Эбола и денге, а также цитозольно-реплицирующихся ДНК-вирусов, в том числе вируса обезьяньей оспы.
Полученные результаты могут проложить путь к более быстрому и надежному реагированию на будущие пандемии. «Никто раньше не находил способа ингибировать этот фермент», - рассказывает руководитель исследования, опубликованного в журнале Nature, Томас Тушль, профессор Рокфеллеровского университета. «Наша работа определяет ферменты метилтрансферазы в качестве терапевтических мишеней и открывает путь для многих других противовирусных разработок против патогенов, для борьбы с которыми до сих пор у нас были лишь ограниченные средства».
Многие РНК-вирусы развиваются благодаря модификации своих РНК-кэпов - специализированных структур, которые стабилизируют вирусную РНК, улучшают ее трансляцию и имитируют мРНК хозяина, чтобы обойти иммунную защиту. Каппинг РНК осуществляется с помощью ферментов, называемых метилтрансферазами, что делает его заманчивой мишенью для противовирусной терапии.
Но большинство противовирусных препаратов, включая паксловид, вместо этого направлены на разрушение протеаз - другого класса вирусных ферментов, которые расщепляют белки - во многом потому, что эти ферменты ранее были мишенью и предотвращали распространение вируса. «Ингибирование метилтрансфераз требует использования нетрадиционного субстрата РНК, что ставит новую задачу в открытии лекарств», - поясняет Тушль.
Для Тушля, эксперта по РНК, чья работа уже привела к созданию множества РНК-терапевтических препаратов для лечения генетических заболеваний, это не было большой сложностью. А после того, как во время пандемии он сосредоточился на поиске противовирусных препаратов, Тушль понял, что у него есть очевидные преимущества в том, чтобы не ограничиваться ингибиторами протеаз. Тушль предполагал, что вирусы с меньшей вероятностью будут уклоняться от комбинированной терапии, направленной сразу на два не связанных между собой вирусных фермента: протеазы и метилтрансферазы. Он также понял, что препараты, направленные на вирусную метилтрансферазу, отличающуюся по структуре от человеческого фермента, будут высокоселективными и не нарушат функцию человеческого фермента.
В поисках молекулы, способной ингибировать метилтрансферазу NSP14 вируса SARS-CoV-2, его группа в начале пандемии проанализировала 430 000 соединений и обнаружила небольшое количество соединений, которые ингибировали вирусную метилтрансферазу NSP14. Затем эти соединения прошли через обширный процесс химического анализа для создания оптимизированных лекарственных кандидатов. Соединения с улучшенным биохимическим ингибированием затем были подвергнуты тестированию на клеточных культурах. Наконец, исследователи протестировали соединение на мышах и продемонстрировали, что оно способно лечить COVID-19 наравне с паксловидом. Тушль и его коллеги также доказали, что терапия остается эффективной, даже если вирус мутирует в ответ на него, и что в сочетании с ингибиторами протеазы обеспечивает синергетический эффект.
«Даже одна терапия ингибиторами метилтрансферазы была эффективной», - говорит Тушль. «А при комбинированной терапии с ингибитором протеазы полное очищение от вирусной инфекции практически неизбежно». Полученные результаты не только подтверждают, что вирусные метилтрансферазы являются перспективной терапевтической мишенью, но и позволяют предположить, что найденные ингибиторы будут иметь минимальные побочные эффекты. "Механизм, по которому действует препарат, уникален", - отмечает он. Фактически, препарат использует уникальные структурные особенности вирусной метилтрансферазы, что означает, что разработанное в лаборатории соединение избирательно воздействует на вирус, не нарушая процессы в организме человека.
«Мы еще не готовы тестировать соединение на людях, - отмечает Тушль. "Идеальный клинический кандидат нуждается в улучшенной стабильности, биодоступности и ряде других фармакологических свойств, которые еще предстоит оптимизировать в долгосрочной перспективе. Мы - академическая лаборатория. Для этого нам нужен промышленный партнер".
В ближайшем будущем лаборатория Тушля планирует расширить эту работу, чтобы изучить ингибиторы для РСВ, флавивирусов, таких как денге и Зика, а также вируса мпокс и даже грибковых инфекций, которые имеют схожую энзимную уязвимость. «Эта работа открывает двери для борьбы со многими патогенами», - говорит он. «Это новая возможность подготовиться к будущим пандемиям».
