La recherche d'antiviraux et de vaccins capables de bloquer l'entrée cellulaire et l'infection produite par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) se poursuit à l'approche de la saison plus froide dans l'hémisphère nord, menaçant de nouvelles vagues de COVID-19.
La recherche comprend des agents immunologiques, des inhibiteurs enzymatiques et des inhibiteurs compétitifs solubles. Maintenant, une nouvelle étude publiée sur le serveur de pré-impression bioRxiv* en octobre 2020 fournit des preuves préliminaires que les petites molécules peuvent inhiber l'entrée virale en inhibant l'attachement du pic-ACE2.
Sommaire
Trouver des cibles thérapeutiques
L'entrée du SARS-CoV-2 dans la cellule hôte nécessite l'interaction de la protéine de pointe sur le virus avec le récepteur de la cellule hôte, l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ACE2). Cette interaction protéine-protéine (IPP) présente une cible potentielle pour les médicaments antiviraux.
La première voie d'inhibition des IPP est par les anticorps, mais une approche plus simple est par les inhibiteurs de petites molécules (SMI), qui sont plus robustes pour échapper aux mutations et aux variations de tension. Les SMI peuvent également être administrés par voie orale ou par inhalation, moins susceptibles de provoquer une réponse immunitaire et plus faciles à contrôler.
De telles tentatives ont été faites après l'épidémie de SRAS de 2002-2004, avec de nombreux chercheurs effectuant des tests de dépistage à haut débit (HTS) pour identifier les médicaments qui pourraient inhiber l'entrée virale précoce. Cela comprenait certains SMI. Cependant, aucun d'entre eux n'en a fait un développement clinique. Ceci est principalement dû à leur faible biodisponibilité, leur toxicité et leur mauvaise pharmacocinétique.
Les chercheurs ont d'abord criblé leur bibliothèque de petites molécules pour identifier des composés comme le rouge Congo et le bleu Evans et de nouveaux composés, qui suppriment l'interaction pic-ACE2 à de faibles niveaux micromolaires. De tels colorants sont par défaut de bons liants protéiques, ce qui indique que leurs structures sont ainsi conçues, fournissant une plate-forme utile pour le début de telles tentatives.
Les colorants eux-mêmes ne sont généralement pas utiles du point de vue thérapeutique, étant de couleur vive et également sujets à une dégradation rapide, dans le cas des colorants azoïques. Cependant, ils peuvent être modifiés chimiquement pour surmonter ces inconvénients.
Inhibition de l'entrée du pseudovirus SARS-CoV-2
Sur la base de cette prémisse, les chercheurs ont utilisé cette approche pour trouver des inhibiteurs potentiels de l'interaction ACE2-S parmi les SMI, qui peuvent être développés thérapeutiquement. La preuve qu'il s'agit d'une approche valide provient de recherches antérieures sur d'autres coronavirus zoonotiques.
Les composés sélectionnés ont empêché un pseudovirus exprimant la protéine SARS-CoV-2-S d'entrer dans une cellule portant des récepteurs ACE2, avec une concentration inhibitrice demi-maximale (IC50) à de faibles niveaux micromolaires. Cela pourrait indiquer le potentiel de ces colorants organiques à fournir un échafaudage chimique pour identifier de nouveaux inhibiteurs de l'IPP.
L'utilisation d'essais de déplacement thermique des protéines a montré que les SMI identifiés se liaient spécifiquement à la protéine SARS-CoV-2-S et non à la molécule ACE2. Les chercheurs ont également trouvé un motif structurel commun, en présence d'un lieur biphényle avec deux groupes aromatiques aux extrémités, l'un un naphtyle et l'autre un naphtyle ou phényle aromatique, et avec un ou plusieurs groupes de substitution polaires.
Inhibition dépendante de la concentration de la liaison du SARS-CoV-2-S-RBD à l'ACE2 par les composés de la présente étude. Courbes concentration-réponse obtenues pour l'inhibition de l'IPP entre SARS-CoV-2-RBD (His-tagged, 0,5 μg / mL) et hACE2 (Fc-conjugated, 1 μg / mL) dans un test de type ELISA sans cellule avec Testé des composés colorants (A) et non colorants (B). L'érythrosine B (ErB), l'inhibiteur de l'IPP promiscuous, et le colorant alimentaire FD&C jaune no. 6 (jaune soleil, SY) ont été inclus comme témoins positifs et négatifs, respectivement. Les données sont la moyenne ± écart-type de deux expériences en double et ont été ajustées avec des courbes sigmoïdes standard pour la détermination de la CI50. Les CI50 estimées sont indiquées dans la légende indiquant que si la suramine et la chloroquine étaient complètement inactives (CI50> 500 μM), plusieurs de nos composés internes, y compris des colorants organiques (CgRd, DV1 et autres) ainsi que des composés DRI-C exclusifs ( par exemple, DRI-C23041, DRI-CC91005) ont montré une activité prometteuse, certaines même à des niveaux sous-micromolaires (IC50 <1 μM).
Importance du bon espace chimique
Le succès de cette expérience était dû à leur départ avec un espace chimique différent, ce qui garantissait que les composés sélectionnés étaient déjà efficaces à de faibles concentrations micromolaires. Contrairement à une autre étude récente qui a montré 25 coups possibles pour de petites molécules qui perturbent la liaison ACE2-S, l'expérience actuelle s'est concentrée sur les molécules déjà connues pour avoir une forte liaison avec les protéines.
Fait intéressant, aucun des composés identifiés comme inhibiteurs potentiels dans l'étude précédente n'a montré l'échafaudage chimique commun décrit ci-dessus, montrant que les médicaments connus ou les composés apparentés ont une structure différente de ceux connus pour être des SMI des IPP.
Avantages des SMI
Un avantage significatif des SMI est leur relative non-spécificité, qui élargit la cible de l'action antivirale. De plus, ils peuvent même neutraliser plusieurs types de virus, quel que soit l'antigène, grâce à leurs mécanismes d'action distinctifs. Ceci est très important du point de vue d'une approche thérapeutique économique.
Là encore, l'objectif initial des structures chimiques des médicaments développés était de réguler l'interaction costimulatrice CD40 – CD40L à faible puissance micromolaire. Certains sont sélectifs, d'autres moins. La découverte qu'ils inhibent également ACE2-S PPI montre une activité non spécifique, qui peut encore être utile.
Les SMI identifiés dans la présente étude ont inhibé la formation du complexe ACE2-S avec une puissance égale dans les tissus humains et murins.
Cela indique qu'il pourrait être possible d'identifier les SMI avec un large spectre d'action, y compris le SRAS-CoV et le MERS-CoV, et d'autres coronavirus humains puisque dans l'étude actuelle, la cible des SMI était la protéine Spike des deux SRAS-CoV -2 et SARS-CoV, plutôt que l'ACE2, qui est spécifique à l'hôte. Cela suggère son potentiel à inhiber l'infection par ces deux virus ainsi que par certains autres coronavirus.
Activité antivirale à large spectre
Les SMI ici sont de taille moyenne, mais beaucoup plus petits que ceux généralement identifiés comme des SMI PPI. L'augmentation de taille assure une activité suffisante. Fait intéressant, ils ont tendance à ne pas se conformer aux critères largement cités de la «règle des cinq» pour des produits pharmaceutiques efficaces pour assurer une biodisponibilité élevée et une bonne pharmacocinétique.
L'un d'eux est que le poids moléculaire (MW) doit être inférieur à 500. De nombreux médicaments récemment développés montrent de la même manière des écarts radicaux par rapport à ces critères. Les chercheurs disent: «Nos résultats fournissent une preuve supplémentaire de la faisabilité du SMI pour l'attachement de CoV et fournissent une première carte de l'espace chimique nécessaire pour y parvenir.. »
Les chercheurs décrivent le potentiel de leurs découvertes: «Cela pourrait fournir une occasion unique de rechercher des molécules à double fonction qui, d'une part, ont une activité antivirale en inhibant l'interaction nécessaire à la fixation du CoV (par exemple, SARS-CoV-2-S – ACE2) et, d'autre part, possèdent une activité immunomodulatrice. pour freiner l'inflammation manifeste (inhibant CD40 – CD40L) ou pour libérer la cytotoxicité des lymphocytes T contre les cellules infectées par le virus (inhibant PD-1 – PD-L1)« Ce dernier est particulièrement important car l'équilibre et la restauration des lymphocytes T sont vitaux pour permettre une clairance virale adéquate, empêcher la dérégulation immunitaire et éviter la tempête de cytokines si souvent liée à la maladie progressive du COVID-19. »
Conclusion
Les chercheurs ont ainsi mis au point plusieurs SMI avec une activité inhibitrice prometteuse contre le S-ACE2 PPI. Cette action a été testée contre des pseudovirions exprimant des pics sur des cellules exprimant ACE2 et s'est avérée être dose-dépendante. Un développement ultérieur pourrait aboutir à une thérapie alternative pour COVID-19 qui peut être utilisée par voie orale ou par inhalation pour le traitement et la prévention.
*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, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
