Les chercheurs ont conçu une nouvelle classe d’inhibiteurs de TMPRSS2 qui ont montré une large activité antivirale contre les coronavirus, y compris le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Bien que plusieurs vaccins aient maintenant été approuvés pour lutter contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), il n’y a pas encore de médicaments sûrs, ciblés et efficaces disponibles pour son traitement. Le remdesivir et certains autres antiviraux à large spectre ont été réutilisés (avec approbation d’urgence) pour traiter le COVID-19 sévère, bien qu’ils aient montré un succès mitigé en tant que voie thérapeutique.
Une cible potentielle pour le développement de médicaments est les protéases virales, comme la protéase de type papaïne (PLpro) ou la protéase de type 3C (3CL ou Mpro), ainsi que d’autres protéases hôtes impliquées dans l’entrée et la réplication virales.
La sérine protéase transmembranaire, TMPRSS2, est importante pour l’entrée des virus SARS-CoV-2 et de la grippe A. La protéine de pointe du virus, qui se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (ACE2), nécessite une médiation par TMPRSS2 pour pénétrer dans les cellules hôtes. Par conséquent, de petites molécules qui peuvent cibler cette protéase peuvent être utiles dans le traitement du COVID-19.
Dans une nouvelle étude, publier sous forme de pré-impression sur le bioRxiv * serveur, les chercheurs rapportent une nouvelle classe d’inhibiteurs du kétobenzothiazole (kbt) du TMPRSS2 qui ont une forte activité antivirale.
Conception d’inhibiteurs
Le TMPRSS2 et d’autres sérine protéases transmembranaires jouent non seulement un rôle dans les maladies infectieuses mais également dans les cancers. On pense que cela est dû à sa capacité à activer le facteur de croissance des hépatocytes (HGF). Les chercheurs ont déjà rapporté les propriétés anticancéreuses du kétothiazole et des inhibiteurs de kbt de l’activateur de HGF. Puisqu’il y a un chevauchement entre le profil de spécificité du substrat de TMPRSS2 avec des protéases activant le HGF, l’équipe a pensé que leurs inhibiteurs synthétiques d’activation du HGF (sHAI) inhiberaient également TMPRSS2.
L’équipe a testé deux composés sHAI et a découvert qu’ils inhibaient l’entrée virale dans les cellules épithéliales pulmonaires Calu-3. Ces composés bloquent l’entrée virale en fonction de la dose. Ils n’ont trouvé aucun effet des composés sur le blocage de l’entrée virale dans les cellules qui n’exprimaient pas TMPRSS2. L’équipe a également découvert que les composés inhibaient l’entrée virale dans une lignée cellulaire humaine.
Les composés développés ont une sérine piégeant kbt qui réagit de manière réversible avec la protéase mais qui est une réaction covalente. Cette réaction réversible contraste avec celle du Camostat et du Nafamostat, autres inhibiteurs de sérine protéase connus, les auteurs ont donc poursuivi leurs recherches en utilisant ces composés.
Pour concevoir leurs inhibiteurs de kbt, les auteurs ont utilisé les données de structure cristalline des inhibiteurs précédents et modélisé leur interaction avec le TMPRSS2. De plus, ils ont analysé les substrats peptidiques préférés par les protéases activant TMPRSS2 et HGF et ont trouvé un chevauchement notable.
L’équipe a également effectué le profilage du substrat à l’aide de la spectrométrie de masse pour déterminer la spécificité du substrat du TMPRSS2. Cela les a aidés à confirmer que TMPRSS2 a une spécificité élevée envers la position P1, qui n’est occupée que par la lysine ou l’arginine. Le séquençage peptidique les a aidés à identifier les 25 substrats les plus préférés pour TMPRSS2. Sur la base de ces analyses, l’équipe a synthétisé quatre nouveaux analogues pour l’inhibition de TMPRSS2.
Activité antivirale à large spectre
Les auteurs ont testé l’inhibition virale en utilisant plusieurs analogues des deux premiers composés testés en utilisant un système viral pseudotypé, ce qui les a aidés à identifier les composés avec la meilleure inhibition.
Lorsqu’ils ont testé les composés les plus puissants pour inhiber l’entrée du coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS) dans les cellules hôtes, ils ont trouvé que tous inhibaient l’entrée virale similaire à celle du SRAS-CoV-2. Cela suggère que les composés ont une large activité contre les coronavirus. Ils ont confirmé que l’activité antivirale des composés est liée au TMPRSS2 en utilisant des tests enzymatiques sur le TMPRSS2 recombinant. Tous les composés ont montré une puissance élevée, avec le nombre de composés nécessaires pour inhiber l’entrée virale de moitié (IC50) étant inférieure à la concentration nanomolaire.
Les chercheurs ont également testé l’activité des composés les plus puissants contre le SARS-CoV-2 de type sauvage dans un test de viabilité cellulaire utilisant des cellules épithéliales pulmonaires humaines. Les composés ont un effet plus de 20 fois supérieur au remdesivir et n’ont montré aucune toxicité cellulaire jusqu’à 50 μM.
L’équipe a identifié une relation entre la structure des composés et sa puissance. TMPRSS2 semble préférer les grands groupes qui s’étendent au-delà de la partie C-terminale kbt. Les composés avec une plus petite portion de cétothiazole dans la portion P1 ‘avaient une activité plus faible.
Tous les composés sont également très stables chez la souris et le plasma humain. Les composés les plus puissants avaient également une bonne accumulation dans les poumons de souris avec une demi-vie de plusieurs heures. Le composé principal a également été testé pour la sécurité chez les souris, et les auteurs n’ont trouvé aucun effet indésirable chez les souris testées. Ces composés peuvent être utilisés non seulement contre le SRAS-CoV-2, mais également comme antiviraux à large spectre.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.
