L'inhibiteur de la DHODH PTC299 montre un potentiel en tant que thérapeutique COVID-19

Alors que le COVID-19 continue de faire des ravages sur la santé et la vie humaines dans de nombreuses régions du monde, il n'existe toujours pas de médicament antiviral ou de vaccin efficace. Cela a alimenté une recherche intensive de petites molécules et protéines qui peuvent inhiber l'entrée et la réplication virales.

Maintenant, une nouvelle étude menée par des chercheurs aux États-Unis et publiée sur le serveur de pré-impression bioRxiv * en août 2020, un nouveau composé utilisé par voie orale appelé PTC299, qui est un puissant inhibiteur de la dihydroorotate déshydrogénase (DHODH).

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) est un virus à ARN simple brin qui pénètre dans la cellule hôte humaine via son attachement à l'enzyme de conversion de l'angiotensine humaine 2 (ACE2), une protéine membranaire et une enzyme dans la rénine voie -angiotensine. Ce virus se lie à la sous-unité S1 de l'enzyme et subit une endocytose pour s'internaliser dans la cellule hôte. Ceci est suivi d'un clivage induit par la protéase de l'hôte à l'interface S1 / S2, qui permet au virus post-fusion de s'échapper de l'endosome et d'entrer dans le cytoplasme.

Le virus se réplique ensuite rapidement, en utilisant la machinerie de la cellule hôte, ce qui déclenche parfois une tempête de cytokines, la production et la libération non régulées de cytokines inflammatoires. Cela conduit à une perméabilité accrue des vaisseaux sanguins, à un dysfonctionnement multi-organe, au syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) et à la mort. La maladie est également associée à des niveaux élevés d'IL-6 et d'IL-17, des cytokines inflammatoires qui sont liées à la gravité et à l'issue fatale de la lésion pulmonaire observée dans ces cas.

Les chercheurs ont tenté de trouver un composé qui peut à la fois empêcher la réplication du virus tout en réduisant les niveaux de cytokines, prouvant ainsi son utilité dans le COVID-19 précoce et tardif. Ils ont examiné les inhibiteurs de la voie cellulaire pour la biosynthèse de novo des pyrimidines, l'un des types de nucléotides qui composent le brin d'ARN. Des taux de pyrimidine adéquats sont nécessaires à la fois pour la synthèse d'ARN requise pour la réplication de l'ARN, ainsi que pour la transcription d'ARN qui sous-tend la libération non régulée de ces cytokines.

PTC299 inhibe la réplication du SARS-CoV-2. Analyse quantitative par immunofluorescence des cellules Vero E6 infectées par le SRAS-CoV-2 traitées avec PTC299. Le PTC299 a été ajouté à des concentrations allant de 1 nM à 1 μM 30 minutes avant l'infection des cellules Vero E6 avec le SARS-CoV-2 (USA-WA1 / 2020) à une multiplicité d'infection (MOI) de 0,1. À 48 heures après l'infection, les cellules ont été fixées, sondées avec des anticorps contre la protéine de nucléocapside (NP) de SARS-CoV-2 et colorées avec l'anticorps secondaire conjugué AlexaFluor 488. Les noyaux ont été colorés avec du DAPI. Les images acquises dans les canaux vert (c'est-à-dire NP de SARSCoV-2) et bleu (DAPI) ont été superposées et sont affichées comme indiqué (notez que les images correspondant à la concentration de 3 nM de PTC299 ont été omises pour plus de simplicité). Barre d'échelle, 200 μm.

Qu'est-ce que DHODH?

La DHODH est une enzyme qui chez l'homme est codée par le gène DHODH sur le chromosome 16. La DHODH est l'enzyme limitant la vitesse dans cette voie de biosynthèse de la pyrimidine, ce qui signifie qu'elle contrôle le niveau de pyrimidines. La protéine codée par ce gène catalyse la quatrième étape enzymatique, l'oxydation médiée par l'ubiquinone du dihydroorotate en orotate dans la biosynthèse de la pyrimidine de novo. Cette protéine est une protéine mitochondriale située sur la surface externe de la membrane mitochondriale interne (IMM), elle métabolise la DHODH en triphosphates des pyrimidines uridine et cytidine, UTP et CTP, respectivement. Les inhibiteurs de cette enzyme sont utilisés pour traiter les maladies auto-immunes telles que la polyarthrite rhumatoïde.

Qu'est-ce que PTC299?

La molécule PTC299 est l'un des principaux candidats parmi les molécules identifiées par une récente étude multi-omique pour avoir un potentiel élevé pour le traitement du SRAS-CoV-2. Cette molécule est un puissant inhibiteur de cette enzyme. Par conséquent, son efficacité dans l'inhibition de la réplication virale et de l'inflammation serait attendue étant donné le rôle central joué par la DHODH dans l'infection par ce virus.

Une suppression in vitro de l'activité DHODH est observée dans les cellules traitées avec cette molécule. Il est également observé chez les patients cancéreux, où les taux sanguins de DHO ont augmenté lors de l'administration de PTC299 parce qu'il inhibait la DHODH. Des niveaux élevés de DHO sont également une caractéristique des patients atteints du syndrome de Miller, qui ont une mutation défavorable dans le gène DHODH.

Le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF) est une cytokine qui fluctue avec les niveaux de stress. Des études antérieures montrent également que PTC299 supprime les niveaux de VEGF à la fois en culture et chez les patients cancéreux, qui ont des niveaux plus élevés.

Le PTC299 est généralement bien toléré chez les humains. Ainsi, tous ces facteurs projettent son aptitude en tant que médicament thérapeutique pour COVID-19. La présente étude tente d'examiner l'activité antivirale de cette molécule contre plusieurs virus à ARN et en particulier le SRAS-CoV-2, et son activité inhibitrice contre les cytokines inflammatoires.

Les chercheurs ont découvert que le PTC299 réduit les niveaux de la protéine nucléocapside de manière dose-dépendante, la CE50 étant de 1,96 nM. Cependant, le nombre de cellules en culture n'a pas diminué, montrant que la molécule inhibe la réplication virale sans exercer d'effets cytotoxiques.

Deuxièmement, lorsque ce médicament a été ajouté aux cellules avant, pendant ou après l'infection virale, la réplication virale a fortement chuté. Dans le premier cas, la réduction était d'environ 3 commandes après 24 heures. La CE50 s'est avérée être de 2,6 nM tandis que la CI50 était de 53 nM. La molécule s'est également révélée avoir un indice de sélectivité élevé, la concentration cytotoxique CC50 étant supérieure à 10 μM, bien plus élevée que la CI50.

Large spectre

Les résultats montrent également qu'il inhibe tous les virus à ARN testés, y compris la suppression puissante du VHC, du poliovirus, d'Ebola et du virus de la fièvre de la vallée du Rift, avec une cytotoxicité minimale. Les CC50 étaient, dans la plupart des cas, au-dessus de la dose la plus élevée de PTC299 utilisée.

Action anti-inflammatoire

Cette molécule inhibe également la production de cytokines inflammatoires en réponse à une infection virale. Dans une coculture de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC), de cellules B, de fibroblastes et de cellules endothéliales, entre autres, stimulées pour répliquer les voies de signalisation physiologiques, l'ajout de PTC299 a supprimé plusieurs cytokines immunomodulatrices et inflammatoires qui sont associées à un mauvais pronostic dans COVID- 19. Plus précisément, PTC299 a réduit les niveaux de MCP-1, CD40 et IL-8, de 27% à 31% à des concentrations nanomolaires. La prolifération des cellules endothéliales a également été réduite d'environ un quart après le traitement PTC299.

Les milieux inflammatoires chroniques traités avec PTC299 ont montré les mêmes résultats, réduisant les niveaux d'IgG solubles d'environ 50% à 70%, et avec une suppression presque complète après 144 heures de stimulation.

Implications pour le traitement COVID-19

Les chercheurs disent: «Nos résultats indiquent que le PTC299 a un potentiel considérable en tant que thérapeutique contre le COVID-19.» La réponse des cytokines contribue de manière significative à l'évolution potentiellement mortelle de l'infection dans certains cas, et les inhibiteurs de l'inflammation tels que le tocilzumab, un inhibiteur de l'IL-6, ont montré le potentiel de moduler la gravité de la maladie. L'étude actuelle montre que le PTC299 peut également réduire ou supprimer la production de cytokines délétères, telles que MCP-1, IL-6, TNFα, VEGF et IL-17. Il peut également réduire les niveaux d'IgG. Ceux-ci pourraient avoir des implications significatives et cliniquement utiles dans le traitement du COVID-19.

La molécule PTC499 présente donc deux mécanismes bénéfiques dans le traitement du COVID-19, ce qui la différencie de la plupart des autres molécules thérapeutiques actuellement étudiées. Cette propriété signifie également qu'elle est utile pour la maladie précoce et tardive du COVID-19. En revanche, les antiviraux à action directe sont plus efficaces lorsqu'ils sont démarrés tôt.

Deuxièmement, le mécanisme d'action unique signifie qu'il est peu probable que les virus développent une résistance car ils ne peuvent pas renoncer au besoin de pyrimidines dans la synthèse d'ARN. Et enfin, c'est un puissant inhibiteur de la réplication virale avec une CE50 nanomolaire.

Un médicament efficace aura également une dose sûre, qui peut continuer à rester à des niveaux efficaces dans le sang pendant une longue période. Un essai de phase 2/3 pour PTC299, FITE19, est en cours actuellement, en utilisant une dose qui donnera une concentration moyenne 55 fois la valeur EC50 contre le SARS-CoV-2. Ainsi, cette molécule est très prometteuse, combinant à la fois une activité antivirale et immunosuppressive pour éliminer le virus et également moduler la tempête de cytokines. Sa biodisponibilité orale, son profil de sécurité sur des tests humains approfondis et sa tolérabilité ajoutent à son utilité clinique, ce qui en fait un pionnier pour un développement ultérieur.

*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.