Regulador transcripcional BRD2 como posible diana terapéutica para COVID-19


Un equipo de científicos internacionales ha demostrado que la inhibición terapéutica de un regulador transcripcional BRD2, necesario para la expresión endógena de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), puede potencialmente suprimir la infección por coronavirus 2 (SARS-CoV-2) del síndrome respiratorio agudo severo. El estudio está disponible actualmente en bioRxiv* servidor de preimpresión.

Antecedentes

La pandemia actual de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) causada por el SARS-CoV-2 está imponiendo muchos desafíos socioeconómicos, de salud y ambientales a la población mundial. A enero de 2021, se han registrado 99,17 millones de casos confirmados de COVID-19, incluidas más de 2,1 millones de muertes, informadas a la Organización Mundial de la Salud. Para evitar la rápida propagación del SARS-CoV-2, toda la comunidad científica se esfuerza por comprender los mecanismos moleculares asociados con la interacción virus-huésped.

Ahora está bien establecido que la interacción entre SARS-CoV-2 proteína de pico y la ACE2 del huésped es un requisito previo para la entrada del virus en las células del huésped. Por lo tanto, los componentes celulares que perturban esta interacción podrían servir como dianas terapéuticas vitales para prevenir la infección por SARS-CoV-2.

En el estudio actual, los científicos han realizado un cribado basado en la interferencia CRISPR (CRISPRi) para los componentes celulares que pueden modificar la interacción pico – ACE2. En particular, han buscado componentes que puedan afectar la expresión endógena de ACE2.

Diseño del estudio

Para realizar el cribado CRISPRi, los científicos han seleccionado una línea celular de cáncer epitelial de pulmón que expresa de forma endógena ACE2. La respuesta más alta se ha observado para genes que están significativamente asociados con la expresión de ACE2. En el siguiente paso, silenciaron estos genes y analizaron su impacto en la expresión de ACE2. Además, han analizado si estos genes pueden afectar potencialmente a la infección por SARS-CoV-2.

Actividades neutralizantes de sueros convalecientes y anticuerpos monoclonales frente a variantes del SARS-CoV-2.  a Infecciosidad de WT y seudovirus variantes realizadas en células 293T-ACE2 y A549-ACE2.  Las células se inocularon con dosis equivalentes de cada virus pseudotipado.  WT, virus pesudotipado de Spike de tipo salvaje (GenBank: 213 QHD43416);  Variante 1, virus pesudotipado Spike mutante N501Y.V1 (que contiene deleción H60 / V70, deleción Y144, N501Y, 215 A570D, D614G, P681H, T716I, S982A, D1118H);  Variante 2, virus pesudotipado Spike mutante N501Y.V2 (que contiene K417N, E484K, N501Y, D614G).  bc Neutralización de pesueovirus WT y variantes por sueros convalecientes.  Se realizaron ensayos de neutralización basados ​​en pseudovirus para detectar títulos de anticuerpos neutralizantes (NAb) contra el SARS-CoV-2.  Los umbrales de detección fueron 1:40 de ID50.  Se extrajeron veinte sueros (indicados por círculos) de 5 a 33 días después del inicio de los síntomas (b);  Se extrajeron 20 sueros (indicados por triángulos) ~ 8 meses después del inicio de los síntomas (c).  de Las concentraciones inhibitorias semimáximas (IC50) para anticuerpos monoclonales (mAb) probados contra pseudovirus (d) y curvas de neutralización representativas (e).  La significación estadística se determinó mediante ANOVA de una vía.

Actividades neutralizantes de sueros convalecientes y anticuerpos monoclonales frente a variantes del SARS-CoV-2. a Infectividad de WT y variante pseudovirus realizado en células 293T-ACE2 y A549-ACE2. Las células se inocularon con dosis equivalentes de cada virus pseudotipado. WT, virus pesudotipado de Spike de tipo salvaje (GenBank: 213 QHD43416); Variante 1, virus pesudotipado Spike mutante N501Y.V1 (que contiene deleción H60 / V70, deleción Y144, N501Y, 215 A570D, D614G, P681H, T716I, S982A, D1118H); Variante 2, virus pesudotipado Spike mutante N501Y.V2 (que contiene K417N, E484K, N501Y, D614G). bc Neutralización de WT y pseudovirus variantes por sueros convalecientes. Se realizaron ensayos de neutralización basados ​​en pseudovirus para detectar anticuerpo neutralizante Títulos de (NAb) contra el SARS-CoV-2. Los umbrales de detección fueron 1:40 de ID50. Se extrajeron veinte sueros (indicados por círculos) de 5 a 33 días después del inicio de los síntomas (b); Se extrajeron 20 sueros (indicados por triángulos) ~ 8 meses después de la aparición de los síntomas (c). de Concentraciones inhibidoras semimáximas (IC50) para anticuerpos monoclonales (mAb) probados contra pseudovirus (d) y curvas de neutralización representativas (e). La significación estadística se determinó mediante ANOVA de una vía.

Observaciones importantes

Mediante el cribado genético basado en CRISPRi, los científicos comprobaron específicamente los componentes celulares que regulan la unión del dominio de unión al receptor de pico (spike-RBD) con ACE2. Sobre la base de los resultados más importantes observados en la selección, finalmente seleccionaron cinco genes; de los cuales, el silenciamiento de los genes ACE2 y BRD2 reduce la unión spike-RBD, y el silenciamiento de los genes CDC7, COMP y TRRAP aumenta la unión spike-RBD.

Curiosamente, han observado que los genes asociados con un nivel más bajo de unión espiga-RBD actúan a nivel transcripcional para reducir la expresión de ACE2. De manera similar, se ha descubierto que los genes asociados con una unión de RBD de pico más alta aumentan los niveles de transcripción de ACE2.

Con respecto a la asociación entre el silenciamiento del gen diana y la infección por SARS-CoV-2, han observado que el silenciamiento de BRD2 conduce a la inhibición completa de la replicación viral dentro de las células huésped incluso después de 72 horas de infección. Además, la intensidad del efecto es equivalente a la observada en el silenciamiento de ACE2.

Dado el fuerte impacto de BRD2 en la infección vital, han investigado el potencial terapéutico de BRD2 en el tratamiento de COVID-19. Específicamente, han investigado los efectos de varios inhibidores de moléculas pequeñas de BRD2, que se encuentran actualmente en ensayos clínicos, sobre la expresión de ACE2 y la unión de spike-RBD. Los hallazgos han revelado que los inhibidores de BRD2 reducen significativamente la expresión de ARNm de ACE2 en células epiteliales de pulmón humano y cardiomiocitos sin causar ninguna citotoxicidad. En particular, el tratamiento de células infectadas con SARS-CoV-2 con estos inhibidores conduce a una reducción de 100 veces en la replicación viral.

Para determinar el modo de acción de BRD2, han realizado una serie de experimentos que han revelado que BRD2 regula directamente la transcripción de ACE2. Curiosamente, han observado que además de reducir la expresión de ACE2, la inhibición de BRD2 conduce a la regulación a la baja de genes inducidos por la infección por SARS-CoV-2, como los genes de respuesta al interferón de tipo I.

Importancia del estudio

El estudio identifica a BRD2 como un potente regulador de la expresión de ACE2 y la unión de spike-RBD. Dados los hallazgos del estudio, BRD2 puede ser un objetivo terapéutico potencial para tratar a pacientes con COVID-19. Basándose en observaciones de estudios anteriores, los científicos sugieren que la interacción entre la proteína de la envoltura del SARS-CoV-2 y BRD2 podría haber evolucionado para regular la expresión de ACE2 durante la infección.

Además de inhibir la entrada viral a través de la regulación negativa de ACE2, la inhibición de BRD2 puede prevenir las respuestas inmunes aberrantes inducidas por el SARS-CoV-2 mediante la regulación negativa de los genes de respuesta al interferón tipo I.

*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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