Los investigadores ofrecen pruebas de detección a gran escala de posibles antivirales del SARS-CoV-2 de amplio espectro


La búsqueda de antivirales eficaces y seguros frente al patógeno del coronavirus 2 (SARS-CoV-2), responsable del síndrome respiratorio agudo severo, responsable de la actual pandemia de enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), asume una nueva urgencia ante variantes más virulentas y transmisibles. Aparte del desarrollo de nuevos fármacos, la reutilización de fármacos ya aprobados ha sido un enfoque prometedor.

Un nuevo estudio, publicado como preimpresión en el bioRxiv* servidor, describe la identificación de nuevos compuestos de una biblioteca, con actividad inhibidora contra varios coronavirus. Este estudio muestra la utilidad de este método, además de identificar compuestos que no solo inhiben diseminación viral en cultivos de SARS-CoV-2, pero tienen un efecto inmunomodulador que puede ser útil para mitigar el daño tormenta de citoquinas típico de COVID-19 grave o crítico.

Estudio: Las pruebas de detección de fármacos multiciclo en matriz identifican inhibidores químicos de acción amplia para su reutilización contra el SARS-CoV-2.  Haber de imagen: Pavel Kubarkov / Shutterstock

Infección e inflamación.

En el COVID-19 progresivo y grave, aparece la insuficiencia respiratoria causada por el síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), que requiere ventilación mecánica en un número significativo de pacientes. La disfunción multiorgánica, las fallas orgánicas y la muerte son resultados adversos graves de esta enfermedad.

En la actualidad, los cuidados de apoyo se complementan únicamente con el fármaco antivírico remdesivir y corticosteroides antiinflamatorios. Sin embargo, el virus continúa mostrando nuevas mutaciones, varias de las cuales logran la evasión inmune y resisten la neutralización de los anticuerpos existentes. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de identificar tratamientos económicos, seguros y efectivos para esta enfermedad.

Reutilización de fármacos

Se ha demostrado que la reutilización de fármacos es muy superior a las técnicas de desarrollo de fármacos convencionales en este escenario, ya que evita los requisitos de prueba de seguridad para la síntesis de fármacos de novo. Al recurrir a medicamentos ya aprobados, puede hacer que muchos más compuestos estén disponibles en un corto período de tiempo, como remdesivir, antipalúdicos y el inhibidor de elongación Aplidin que se usa en el mieloma múltiple.

Resultados del estudio

El estudio actual describe los resultados de una prueba de detección de medicamentos de ciclos múltiples destinados a identificar medicamentos que pueden reutilizarse para esta enfermedad. La pantalla examinó los efectos de miles de compuestos en todo el proceso de replicación de un alfa-coronavirus hCoV-229E marcado con fluorescencia.

Una vez que se identificó un impacto, se analizó contra otros dos coronavirus humanos (hCoV), OC43 y SARS-CoV-2, cultivados en un cultivo destinado a simular el epitelio nasal y bronquial, con las células creciendo en una interfaz aire-líquido para imitar condiciones de las vías respiratorias.

Esto llevó a la identificación de 11 compuestos que perjudicaron la replicación de varios coronavirus. Uno de ellos fue el ingrediente enjuague bucal denominado Cloruro de cetilpiridinio monohidrato, con actividad tópica, y el resto fueron compuestos de uso sistémico.

Estos se dividen en categorías como antisépticos, antifúngicos, antibacterianos, antiinflamatorios, antitumorales y antimetabolitos.

Cinco de estos son compuestos aprobados, incluido el conocido azul de metileno (MB), el ácido micofenólico (MPA), mientras que otros dos se encuentran en ensayos clínicos de fase II y tres en etapas de pruebas preclínicas. MPA y MB mostraron actividad inhibidora contra la infección por SARS-CoV-2, especialmente inhibiendo la propagación del virus desde la célula infectada a las células vecinas.

De los cinco medicamentos aprobados, MB y MPA parecen tener actividad antiviral y antiinflamatoria, están ampliamente disponibles y son económicos.

Relación dosis-respuesta

El estudio también mostró que 39 compuestos mostraron una concentración efectiva micromolar baja contra hCoV-229E-GFP, con una eficacia contra la infección del 50% de las células (CE50) por debajo de 2 μM, y un índice terapéutico (TI) superior a 2. El TI indica la margen de seguridad entre la dosis terapéutica y la tóxica.

El inhibidor más potente resultó ser uno llamado LY2090314, que redujo la infección en un 40% a 1,5 μM, con una CE50 de 2 nM y un TI de casi 16.000. Con MB, estas medidas fueron 1,4 μM y 6, respectivamente, mientras que para MPA, los valores fueron 1,9 μM y 25, respectivamente.

Las concentraciones terapéuticas para estos tres compuestos fueron 32 µM, 9 µM y 46 µM, respectivamente. A una concentración de 1,75 μM, 39 compuestos también resultaron eficaces y seguros contra hCoV-OC43.

Inhibición del SARS-CoV-2

Cuando se probó la inhibición del SARS-CoV-2, se identificaron once compuestos para inhibir la replicación de este virus en al menos dos líneas celulares. El MPA, el bromuro de tonzonio y MLN4924 fueron activos en tres líneas celulares y mostraron inhibición de hCoV-OC43 y SARS-CoV-2 tanto si se usaban para pretratar las células como si se agregaban después de la exposición viral.

Dos compuestos fueron inhibidores en cada línea celular probada, a saber, posaconazol y Ro 48-8071. Muchos más compuestos fueron activos contra hCoV-229E-GFP y hCoV-OC43 que contra SARS-CoV-2, sin una relación obvia con la línea celular en la que se cultivó.

Las temperaturas de cultivo pueden afectar la actividad de algunos de estos compuestos, lo que explica el menor número de compuestos con actividad anti-SARS-CoV-2. Sin embargo, el cribado realizado en líneas celulares con dos hCoV endémicas (229E, OC43) y SARS-CoV-2, condujo a la detección de actividad antiviral en cinco compuestos.

Azul de metileno (MB)

Tanto MB como MPA tuvieron efectos inhibidores sobre la infección por SARS-CoV-2, mostrando las células tratadas expuestas una acción ciliar normal. Las células no tratadas tenían latidos ciliares reducidos.

A concentraciones de 1 y 10 μM, MB redujo la diseminación de viriones infecciosos hasta en 2 registros el segundo día después de la infección (dpi), y en 8 dpi, la diseminación viral fue indetectable. En el vértice del explante, correspondiente al lado expuesto del epitelio de las vías respiratorias, la carga del genoma viral se redujo en aproximadamente 2 logaritmos a 3 o 4 dpi.

Estos resultados se confirmaron mediante la detección de ácido ribonucleico viral (ARN) mediante la prueba de reacción en cadena de la polimerasa (PCR).

Sin embargo, más allá de 4 dpi, no hubo reducción en la carga del genoma viral en el ápice del cultivo de explante, aunque los títulos virales fueron indetectables.

MB es un agente de ciclo redox, que utiliza flavooxidorreductasas celulares para su reducción mientras consume nicotinamida adenina dinucleótido fosfato celular (NADPH). La rápida autooxidación del leuco-MB, la forma reducida, consume oxígeno molecular y produce peróxido de hidrógeno, que es un agente oxidante muy potente.

En respuesta, se activan múltiples genes, de los cuales el factor de transcripción Nrf2 (factor 2 relacionado con el factor nuclear eritroide 2) está vinculado con muchas vías celulares que se activan en el estrés y la homeostasis. Si se potencia la expresión de Nrf2, esto podría inhibir la infección por SARS-CoV-2. De hecho, se ha encontrado que la expresión de este gen está reducida en tejidos obtenidos de pacientes con COVID-19.

Otro gran éxito, GPP-78, también involucra una de las enzimas clave en la recuperación o reciclaje de NAD.

Ácido micofenólico (MPA)

El MPA también mostró efectos antivirales significativos, solo menos que el MB, y la eficacia continuó demostrándose después de la exposición viral, especialmente a 10 o 10 μM. Sin embargo, el número de copias del genoma viral apical mostró solo una pequeña reducción.

El MPA no solo puede inhibir la replicación viral por su inhibición no competitiva de una enzima requerida por la proteína viral no estructural (nsp) 14 para la replicación y transcripción. Esto también bloquea la proliferación de células T y B.

También puede reducir los niveles de furina, una proteasa vital para la patología sistémica causada por el virus y para su propagación dentro del hospedador. Furin es esencial para cebar el proteína de pico para lograr la unión del virus-neuropilina-1 (NRP-1) para infectar células nerviosas y cardíacas.

El MPA también tiene efectos inmunosupresores y antiinflamatorios a concentraciones más altas, como lo indica su uso en pacientes con trasplante de órganos en forma de micofenolato de mofetilo (MMF), para reducir la incidencia de rechazo del trasplante. En COVID-19 severo o crítico, el uso de MPA puede evitar la tormenta de citocinas que es responsable del daño multiorgánico.

Estas acciones pueden atribuirse a la supresión de la proliferación de linfocitos, siendo estas células muy vulnerables a este mecanismo de inhibición.

Potencial de reutilización

Algunos compuestos ya se están desarrollando para uso clínico. MLN4924 también previene la degradación de Nrf2, lo que puede indicar que tiene un mecanismo de inhibición similar contra el SARS-CoV-2. Esto también muestra una CE50 de 30 nM contra hCoV-229E, y su actividad principal es contra la enzima activadora Nedd8 (NAE) que interrumpe el ciclo celular y conduce a la apoptosis.

Ro 48-8071 se encuentra en pruebas preclínicas y mostró el perfil más eficaz. Es un inhibidor de la biosíntesis del colesterol mediante su inhibición de la actividad enzimática.

El posaconazol también mostró el mismo mecanismo y perfil de inhibición, pero no siguió un patrón de dosis-respuesta. Sin embargo, el posaconazol era extremadamente seguro.

Otros compuestos

El compuesto SB-505124 también inhibe el receptor TGF-beta tipo I de serina / treonina quinasa, o quinasa similar al receptor de activina (ALK) 4, junto con ALK5 y ALK7. Dado que el receptor de TGF-beta regula múltiples funciones de las células inmunes, esto también puede conducir a una supresión de la respuesta inflamatoria.

LY2090314 es uno de varios compuestos que se dirigen a la glucógeno sintasa quinasa y tenía una CE50 de 2 nM contra hCoV-229E-GFP. Sin embargo, ninguno de ellos mostró actividad antiviral del SARS-CoV-2.

¿Cuáles son las implicaciones?

En vista del lanzamiento de la vacuna en muchos países, se puede pensar que la amenaza que representa el COVID-19 está llegando a su fin. Sin embargo, pueden pasar años para que todo el mundo se vacune, y muchas variantes más nuevas ya muestran resistencia a los anticuerpos inmunes, tanto terapéuticos como a los provocados por una infección natural.

Además, las personas con COVID-19 deben ser tratadas con agentes seguros y específicos. Los medicamentos de amplio espectro son preferibles cuando se consideran los muchos eventos potenciales de transmisión de coronavirus zoonóticos y antroponóticos.

El futuro puede estar en los medicamentos que se dirigen al huésped en lugar de al virus, como es el caso del remdesivir, que detiene la enzima de replicación viral, la ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp). Este modo de inhibición permanece constante en una variedad de virus, pero puede ser fácilmente evadido por un solo cambio de nucleótido en la polimerasa del virus del Ébola, por ejemplo.

El amplio espectro de inhibición a través de varios hCoV diferentes indica que el mecanismo de inhibición no está activo en el punto de entrada viral. Esto se debe a que estos virus tienen diferentes mecanismos de entrada.

Por lo tanto, los compuestos que identificamos aquí probablemente se dirijan a las funciones del huésped necesarias para la formación de la progenie del virus, la salida de las células infectadas o la transmisión a las células vecinas “.

Este cribado a gran escala de compuestos contra todo el ciclo de replicación viral condujo a la identificación de múltiples éxitos prometedores que pueden reutilizarse para la inhibición del SARS-CoV-2. Se identificaron cinco compuestos aprobados.

Estos comprenden MB y MPA, posaconazol, bromuro de tonzonio y cetilpiridinio. Estos previnieron de diversas formas la diseminación y la diseminación viral, y todos fueron orales, excepto el cetilpiridinio, que es un agente tópico.

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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