SARS-CoV-2 inhibido por inhibidores de la biosíntesis de pirimidina junto con análogos de nucleósidos


El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), identificado como el agente causante de la pandemia de COVID-19 (enfermedad por coronavirus de 2019), se detectó por primera vez en Wuhan, China, a fines de diciembre de 2019. Sin embargo, no hay fármacos ni estrategias de tratamiento eficaces. se han desarrollado desde entonces para combatir las complicadas manifestaciones de enfermedades que afligen a personas de todas las edades, condiciones de salud y etnias.

Si bien las vacunas contra el SARS-CoV-2, desarrolladas a un ritmo sin precedentes, se administran para combatir el virus, existe una necesidad urgente de terapias contra el SARS-CoV-2, especialmente con las amenazas emergentes de variantes que pueden evadir las vacunas.

En un esfuerzo por acelerar la investigación sobre la identificación de medicamentos antivirales para la infección por SARS-CoV-2, investigadores de los EE. UU. Y Suiza realizaron un examen exhaustivo de medicamentos para detectar actividad antiviral utilizando la infección por virus vivos en células respiratorias humanas. Como resultado, identificaron un conjunto de posibles fármacos candidatos que potencialmente podrían probarse en ensayos clínicos.

Observaron que la combinación de inhibidores de la biosíntesis de pirimidina con análogos de nucleósidos antivirales inhibía sinérgicamente la infección por SARS-CoV-2 in vitro y en vivo. Una versión preimpresa del trabajo de investigación está disponible en el medRxiv* servidor mientras el artículo se somete a revisión por pares.

Estudio: Los inhibidores de la biosíntesis de pirimidina se sinergizan con los análogos de nucleósidos para bloquear la infección por SARS-CoV-2.  Haber de imagen: Huen Structure Bio / Shutterstock

“Se están realizando esfuerzos generalizados para identificar las vías esenciales del hospedador que se pueden administrar con fármacos y para reutilizar la terapéutica contra estos hospedadores”.

Los virus dependen de la biogénesis de nucleósidos del huésped para la replicación viral, ya que requieren altos niveles de nucleósidos trifosfatos (NTP) para su crecimiento.

Los virus de ARN, como el coronavirus, replicar usando una ARN polimerasa dependiente de ARN codificada viralmente (RdRp); dentro del huésped cuando los análogos de nucleósidos se incorporan incorrectamente durante el proceso, puede conducir a la terminación de la cadena o mutagénesis, lo que finalmente inhibe la replicación viral. Esto brinda la oportunidad de matar el virus utilizando inhibidores y análogos adecuados.

Los análogos de nucleósidos son una clase común de fármacos que son análogos sintéticos que imitan a sus homólogos fisiológicos. Remdesivir (aprobado por la FDA para su uso en COVID-19) y Molnupirivir (en ensayo clínico) están mal incorporados por la RdRp viral, lo que lleva a una terminación retardada de la cadena y un aumento de la mutagénesis viral, respectivamente; logrando así la actividad antiviral.

Existen distintas vías de entrada específicas del tipo de célula y otros pasos en el ciclo de vida viral. Dado que los investigadores de este estudio buscaban antivirales que estuvieran activos en el tracto respiratorio, utilizaron la línea celular respiratoria humana Calu-3 para identificar posibles antivirales.

Usando bibliotecas de moléculas pequeñas que contienen medicamentos aprobados, medicamentos en ensayos clínicos y medicamentos con objetivos conocidos, los investigadores seleccionaron candidatos para descubrir antivirales de acción directa y dirigidos al huésped. En el estudio, utilizaron virus de tipo salvaje y un ensayo de alto contenido basado en células en células respiratorias y optimizaron un ensayo basado en microscopía para lograr parámetros de detección sólidos (Z ‘> 0,5) utilizando vehículo (DMSO) y Remdesivir (10uM ) como controles en cada plato.

18.000 medicamentos

Los investigadores seleccionaron ~ 18,000 medicamentos de tres bibliotecas de reutilización: una biblioteca PENN interna de ~ 3,500 medicamentos, ~ 3,400 medicamentos de la colección de reutilización NCATS (Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Traslacionales) elegida para evitar la superposición con la biblioteca PENN y el ReFrame colección de ~ 11.300 fármacos, la mayoría de los cuales se han probado en seres humanos.

“En total, hemos analizado una gran fracción de los medicamentos que potencialmente pueden reutilizarse rápidamente en las células respiratorias con virus vivos que complementan los esfuerzos de detección anteriores”.

Los nucleósidos antivirales son muy activos en las células respiratorias y muestran una actividad específica de tipo celular.  A. Gráfico circular de antivirales validados en células Calu-3 con índice selectivo (EC50 / CC50)> 3.  De ~ 19.000 compuestos, 122 muestran actividad.  B. 16 análogos de nucleósidos validados en células Calu-3 con el tipo de nucleósido listado junto con EC50, CC50 y SI.C.  Se trataron células Calu-3 A549-ACE2 Caco-2 Huh7.5 con los nucleósidos indicados en respuesta a la dosis que muestran infección (azul) y toxicidad (verde).  D. Células Calu-3 pretratadas con vehículo o 10 uM de los fármacos indicados e infectadas con SARS-CoV-2 durante 48 h y análisis de RT-qPCR de la infección viral con media ± SE mostrada para la reducción en comparación con el control de vehículo (n ≥ 3).  (p <0,001, ANOVA) E. Análisis de RT-qPCR de la infección viral mostrada para los fármacos indicados en cultivos de interfaz aire-líquido nasal;  Remdesivir (10 uM), EIDD-2801 (10 uM);  Azatioprina (30 uM);  Mercaptopurina (30 uM).  (n = 2) .G.  Análisis BLISS de la combinación 2x2 de Remdesivir y Molnupiravir en células Calu-3 que muestra aditividad.

Los nucleósidos antivirales son muy activos en las células respiratorias y muestran una actividad específica de tipo celular. A. Gráfico circular de antivirales validados en células Calu-3 con índice selectivo (EC50 / CC50)> 3. De ~ 19.000 compuestos, 122 muestran actividad. B. 16 análogos de nucleósidos validados en células Calu-3 con el tipo de nucleósido listado junto con EC50, CC50 y SI.C. Se trataron células Calu-3 A549-ACE2 Caco-2 Huh7.5 con los nucleósidos indicados en respuesta a la dosis que muestran infección (azul) y toxicidad (verde). D. Células Calu-3 pretratadas con vehículo o 10 uM de los fármacos indicados e infectadas con SARS-CoV-2 durante 48 h y análisis de RT-qPCR de la infección viral con media ± SE mostrada para la reducción en comparación con el control de vehículo (n ≥ 3). (p <0,001, ANOVA) E. Análisis de RT-qPCR de la infección viral mostrada para los fármacos indicados en cultivos de interfaz aire-líquido nasal; Remdesivir (10 uM), EIDD-2801 (10 uM); Azatioprina (30 uM); Mercaptopurina (30 uM). (n = 2) .G. Análisis BLISS de la combinación 2x2 de Remdesivir y Molnupiravir en células Calu-3 que muestra aditividad.

Análogos de nucleósidos

Junto con Remdesivir y Molnupirivir, los investigadores identificaron otros análogos de nucleósidos con propiedades antivirales contra el SARS-CoV-2. Los investigadores también determinaron la amplitud de la actividad antiviral probando estos análogos de nucleósidos en un panel de líneas celulares infectadas, que son permisivas a la infección con SARS-CoV-2, como el ACE2 humano que expresa A549 respiratorio humano, el epitelio intestinal humano. Células Caco-2, el hepatocito humano Huh7.5 y células Vero de mono verde africano. Además, demostraron que tanto Remdesivir como Molnupirivir mostraban actividad en diversos tipos de células.

Los otros análogos de nucleósidos antivirales en este estudio fueron los antimetabolitos, que generalmente se usan para el cáncer o la inmunosupresión. Probaron la tubercidina, la tioguanina y la 6-mercaptopurina para determinar la actividad antiviral.

Además, probar el efecto de la inhibición de la de novo biosíntesis de nucleótidos, identificaron un subconjunto de inhibidores de la biosíntesis de pirimidina y purina. También confirmaron que la alteración de los grupos de nucleósidos puede bloquear con éxito la replicación viral. La sorprendente sinergia notificada entre los inhibidores de DHODH (Brequinar o BAY-2402234) y los análogos de nucleósidos (Molnupiravir o Remdesivir).

Al probar la actividad contra la infección con variantes de SARS-CoV-2, los investigadores anotaron, “limitar la combinación de pirimidina en combinación con antivirales de acción directa aumenta la actividad antiviral de los análogos de nucleósidos contra diversas cepas de SARS-CoV-2”.

Además, los investigadores probaron tratamientos combinados y encontraron una fuerte reducción en la replicación viral tras la coadministración de cualquiera de los inhibidores de DHODH (Brequinar o BAY-2402234) y Molnupirivir. También confirmaron esto en vivo informe: una combinación de molnupiravir y brequinar reduce la replicación viral con patología disminuida en los modelos de ratón.

“El molnupiravir y el brequinar son medicamentos de dosificación oral que se están sometiendo a ensayos clínicos en pacientes con COVID-19, y observamos una actividad antiviral sinérgica con estos medicamentos en diversos sistemas celulares modelo”.

Este estudio sugiere que la combinación de varios tratamientos antivirales para suprimir la infección viral puede ser un método prometedor para tratar COVID-19. La combinación de análogos de nucleósidos con inhibidores de DHODH sería beneficiosa, ya que la combinación reduciría tanto la replicación como la inflamación debido a la infección por SARS-CoV-2 dentro de los rangos terapéuticos, concluyen los investigadores.

Referencia de la revista:

  • Los inhibidores de la biosíntesis de pirimidina se sinergizan con análogos de nucleósidos para bloquear la infección por SARS-CoV-2, David C. Schultz, Robert M. Johnson, Kasirajan Ayyanathan, Jesse Miller, Kanupriya Whig, Brinda Kamalia, Mark Dittmar, Stuart Weston, Holly L.Hammond, Carly Dillen, Lauren Castellana, Jae Seung Lee, Minghua Li, Emily Lee, Samuel Constant, Marc Ferrer, Christoph A. Thaiss, Matthew B. Frieman, Sara Cherry, bioRxiv 2021.06.24.449811; doi: https://doi.org/10.1101/2021.06.24.449811, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.06.24.449811v1

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