L’étude met en évidence le besoin urgent de thérapies médicamenteuses combinatoires pour le SRAS-CoV-2

Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont étudié la sensibilité de la protéase principale du coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère d’origine naturelle (M^pro) des variantes des inhibiteurs de la protéase, notamment le nirmatrelvir et l’ensitrelvir.

Les chercheurs ont également analysé les phénotypes de résistance aux médicaments des changements d’acides aminés (AA) à une seule position dans les séquences mondiales du SRAS-CoV-2 extraites de la base de données de l’initiative mondiale sur le partage des données sur la grippe aviaire (GISAID). En outre, ils ont étendu les analyses de l’étude pour inclure neuf résidus AA naturellement variables localisés dans les deux régions adjacentes au M^pro site actif.

Arrière plan

Le nirmatrelvir est le composant actif de l’antiviral oral SARS-CoV-2 commercialisé sous le nom de Paxlovid. Des études phylogénétiques ont montré que des variants du SRAS-CoV-2 résistants au nirmatrelvir ont préexisté dans la population humaine et présentent une capacité de propagation. De même, il pourrait y avoir des variantes résistantes à l’ensitrelvir, un autre antiviral SARS-CoV-2 autorisé en cas d’urgence (EUA).

Les études biochimiques et structurelles des deux dernières décennies ont accumulé une mine de connaissances sur les protéases des coronavirus (CoV). Dans ces études, le CoV M^pro est apparu comme un candidat solide pour le développement de médicaments en réponse à la pandémie de SRAS de 2002 et à la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) en 2020. Bien que Paxlovid se soit avéré très efficace pour réduire la pathogenèse du COVID-19, les conséquences à long terme de sa prescription généralisée, en particulier la résistance aux médicaments, sont inconnues. Compte tenu de la puissance variable du nirmatrelvir et de l’ensitrelvir contre les espèces de CoV, l’évolution rapide du SRAS-CoV-2 vers plusieurs variantes préoccupantes (COV) est également préoccupante.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont développé un test de gain de signal basé sur les cellules pour évaluer le SARS-CoV-2 M^pro fonction. Ce test a fonctionné sur le principe que l’activité de la protéase de type sauvage (WT) supprime le signal luminescent et que l’inhibition génétique/chimique entraîne une augmentation du signal directement proportionnelle à l’efficacité de l’inhibiteur ou à la sévérité du mutant.

Les résultats du test ont montré qu’un seul changement d’AA (P168S) dans le site actif adjacent au M^pro loop a déterminé la sensibilité du SRAS-CoV-2 aux médicaments inhibiteurs de la protéase. De plus, des études structurelles à haute résolution ont révélé que P168 était proche des sites de liaison du nirmatrelvir et de l’ensitrelvir, à 3,3 Å et 8,8 Å, respectivement.

Cet exemple frappant de réactivité différentielle aux médicaments a inspiré les chercheurs à examiner les changements naturels à la position 168 et neuf autres variantes naturelles à proximité du M^pro site actif. Tout d’abord, ils se sont concentrés sur les résidus AA 165, 169, 171 et 173 dans l’épingle à cheveux bêta P168. De plus, ils ont enquêté sur le M^pro région hélicoïdale englobant les résidus AA 45-49.

Résultats de l’étude

Les résultats de l’étude ont révélé des profils de résistance distincts pour le nirmatrelvir et l’ensitrelvir. Par exemple, A173V a conféré une résistance sélective au nirmatrelvir, alors que les substitutions T45I, D48Y et M49I AA dans l’hélice adjacente au M^pro le site actif a fourni une résistance accrue à l’ensitrelvir. En fait, A173 est apparu comme un point chaud de résistance aux médicaments en provoquant une augmentation de 11,6 fois de la résistance au nirmatrelvir.

Des études antérieures sur le virus de l’hépatite C (VHC) ont montré que des mutations uniques de l’AA provoquent une résistance sélective aux médicaments d’ampleur variable vis-à-vis de différents inhibiteurs de la protéase tout en ayant un impact minimal sur la forme virale. Inversement, la résistance aux inhibiteurs de la protéase du virus de l’immunodéficience humaine (VIH) nécessite généralement deux mutations ou plus. Peut-être le SRAS-CoV-2 M d’origine naturelle^pro les variants ne sont qu’un environnement permissif pour sélectionner des mutations secondaires qui fournissent une résistance complète aux médicaments.

Plus important encore, l’analyse de l’étude a mis en évidence que la plupart des fréquences d’allèles à variante unique pourraient déjà être élevées mais résulter d’une seule mutation nucléotidique. Ainsi, l’émergence du double SARS-CoV-2 M^pro mutants est inévitable. Les mutations AA simples ∆P168 et A173V ont conféré une résistance au nirmatrelvir de manière quasi synergique, c’est-à-dire 51 fois contre 5 et 11 fois, respectivement, pour chaque mutant unique. Un test basé sur le virus de la stomatite vésiculeuse orthologue (VSV) a obtenu des résultats similaires pour ce double mutant. Ces résultats ont indiqué que la combinaison de deux modifications naturelles de l’AA pourrait aider à atteindre une forte résistance au nirmatrelvir.

conclusion

Dans l’ensemble, l’étude a mis en évidence la nécessité de se concentrer sur le développement de thérapies COVID-19 qui combinent différents médicaments ciblant simultanément plusieurs processus du SRAS-CoV-2 afin de minimiser le développement de mutants résistants aux médicaments. Heureusement, les études n’ont pas encore signalé que les variants du SRAS-CoV-2 en circulation manifestent des combinaisons des mutations résistantes aux protéases décrites dans l’étude actuelle.

En outre, les auteurs ont mis en garde contre l’utilisation de médicaments inhibiteurs de protéase comme monothérapies pour le traitement du COVID-19 et ont encouragé le développement de plus d’inhibiteurs de protéase et d’autres médicaments antiviraux avec différents profils de résistance. Les études futures devraient étudier les mécanismes d’action précis des substitutions d’AA qui confèrent une résistance aux médicaments. De plus, les études doivent examiner manuellement les séquences complètes du génome de M^pro variants qui apparaissent à des positions AA hautement conservées.

*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.