Ингибиторы вирусной протеазы защитили мышей от тяжелого COVID-19

Вакцинация от SARS-CoV-2 приобретает все более широкие масштабы. Однако разработка антивирусных препаратов не теряет актуальности, особенно в связи с появлением вариантов, которые могут частично избегать иммунного ответа. Одной из целей таких препаратов является белок Mpro — вирусная протеаза, необходимая для разрезания полипротеинов-прекурсоров на функциональные вирусные белки. Она разрезает полипептиды после глутамина, чего не делает ни одна из известных протеаза человека. Эта особенность может помочь в разработке препарата, специфичного для Mpro.

Ученые из Китая синтезировали 32 бициклопролин-содержащие ингибитора Mpro, основанные на боцепревире или телапревире — ингибиторах вирусных протеаз, которые одобрены для лечения вируса гепатита C. Исследуемые вещества обозначили MI-01 — MI-32. Дизайн ингибиторов был основан на изучении кристаллической структуры Mpro и комплекса Mpro с боцепревиром и телапревиром.

Биохимическую активность этих ингибиторов оценили с помощью анализа флуоресцентного резонансного переноса энергии (FRET). Все 32 соединения могли ингибировать SARS-CoV-2 Mpro, значения IC50 составляли от 7,6 до 748,5 нМ. Самыми эффективными были MI-21, MI-23 и MI-28.

С помощью дифференциальной сканирующей флуориметрии (DSF) ученые показали, что все синтезируемые соединения напрямую связывались с Mpro.

Двадцать соединений с IC50< 50 нМ отобрали для оценки их цитотоксичности и антивирусной активности в клетке. Анализ жизнеспособности клеток CCK8 (Cell Counting Kit 8) на клеточных линиях Vero E6, HPAEpiC, LO2, BEAS-2B, A549 и Huh7 показал, что ни одно из соединений не было цитотоксичным.

Затем клетки Vero E6 заразили SARS-CoV-2 и добавили синтезированные соединения. Все они могли защитить клетки от гибели с EC50 от 0,53 до 30,49 μM. Особо эффективными были MI-09, MI-12, MI-14, MI-28, MI-30 и MI-31. Все шесть соединений ингибировали репликацию SARS-CoV-2 в HPAEpiC клетках. Антивирусная активность была также подтверждена на линии клеток печени Huh7. Положительные контроли GC376 и 11b (ингибиторы SARS-CoV-2 Mpro, полученные в предыдущих работах) имели сравнимые или худшие показатели.

Фармакокинетику шести соединений изучали на крысах. MI-09 и MI-30 показали пероральную биодоступность в 11,2% и 14,6%, соответственно. Они не были токсичными для животных.

Антивирусную активность соединений изучили in vivo на трансгенных мышах с человеческим рецептором hACE2, которых заражали SARS-CoV-2. После этого им вводили контроль, MI-09 или MI-30 перорально или внутрибрюшинно, в течение еще пяти дней, начиная через час после заражения 1-2 раза в день в зависимости от способа введения. За это время не было замечено признаков токсичности. Через день после инфекции число копий вирусной РНК в легких значительно снизилось, а через 3-5 дней РНК была практически необнаружимой, в отличие от контрольных мышей, где число копий вирусной РНК было просто низким.

В следующей серии экспериментов повысили число вирусных частиц при заражении и дозы соединений. Результаты лечения практически не изменились.

Гистопатологический анализ тканей легких показал, что MI-09 и MI-30 снижали утолщение альвеолярных перегородок и инфильтрацию воспалительных клеток, нейтрофилов и макрофагов в ткани легких. Также уменьшалась выработка IFN-β и CXCL10.

Авторы считают свое исследование важным шагом в разработке перорального лекарства против коронавируса.