Home » Новое исследование устойчивости к нирматрелвиру у SARS-CoV-2 с использованием мощных систем клеточных культур репликона

Новое исследование устойчивости к нирматрелвиру у SARS-CoV-2 с использованием мощных систем клеточных культур репликона

В недавнем исследовании, опубликованном в биоRxiv* сервер препринтов, исследователи из Университета Эмори использовали штаммы коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) Washington (WA.1) и Omicron (BA.1) для проверки на наличие мутаций, которые могут привести к устойчивости к противовирусному препарату нирматрелвир.

Изучение: Резистентность к нирматрелвиру в репликонах SARS-CoV-2 Omicron_BA.1 и WA1 и стратегии побега. Кредит изображения: Хуан Гертнер / Shutterstock

Задний план

В результате пандемии коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) были разработаны многочисленные противовирусные препараты и вакцины для борьбы с инфекциями SARS-CoV-2. В то время как вакцины были эффективны для предотвращения тяжелых инфекций, противовирусные препараты необходимы для лечения инфицированных людей с тяжелыми симптомами. Ремдесивир, который нацелен на неструктурный белок (nsp) 12 или вирусную рибонуклеиновую кислоту (РНК)-зависимую РНК-полимеразу для ингибирования репликации SARS-CoV-2, был первым противовирусным препаратом, одобренным Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (США). Администрация по лекарственным средствам (FDA).

Другие противовирусные препараты, одобренные FDA, включают молнупиравир (лагеврио) и паксловид, комбинацию нирматрелвира и ритонавира. Нирматрелвир имитирует субстрат nsp5 и связывается с активным центром nsp5. Хотя сообщалось о рецидивах инфекций SARS-CoV-2 у пациентов, получавших Paxlovid, не было никаких доказательств мутаций в штаммах SARS-CoV-2, которые могли бы привести к резистентности к нирматрелвиру. Однако, учитывая то, что быстро появляющиеся варианты SARS-CoV-2 проявляют повышенную устойчивость к иммунитету, индуцированному вакциной, жизненно важно понять, как мутации в области nsp5, расположенной рядом с сайтом связывания нирматрелвира, могут влиять на устойчивость вируса к нирматрелвиру.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи использовали сайт-направленный мутагенез для разработки мутаций в остатках, граничащих с сайтом связывания нирматрелвира, на основе кристаллических структур nsp5 штамма WA.1 SARS-CoV-2. Репортерный анализ комплементации люциферазы и клетки эмбриональной почки человека 293 (HEK293) использовали для оценки влияния мутаций nsp5 на активность протеазы. Анализ указывает на отсутствие расщепления протеазами благодаря повышенной активности NanoLuc.

Read more:  Ирландец назначен новым генеральным директором гиганта Кремниевой долины – The Irish Times

Репликоны SARS-CoV-2 на основе штаммов WA.1 и BA.1 использовали для конструирования мутантных версий для оценки влияния изменений остатков nsp5 на устойчивость к нирматрелвиру. Были сконструированы двенадцать репликонов, несущих различные предполагаемые устойчивые к противовирусным препаратам мутации, и была проверена их чувствительность к различным противовирусным препаратам. Полумаксимальная эффективная концентрация (ED50) рассчитывали для каждого противовирусного препарата. Кроме того, экспрессию репортерного гена 12 репликонов сравнивали с экспрессией штамма дикого типа без присутствия противовирусных препаратов, чтобы определить влияние мутаций на приспособленность к репликации.

Ан в пробирке анализ с использованием флуоресцентно-меченых пептидов сайта расщепления nsp4-5 использовали для определения полумаксимальной ингибирующей концентрации (IC50) мутантов. Кроме того, было проведено моделирование молекулярной динамики различных комплексов ингибитора nsp5, чтобы понять, как эти мутации в остатках nsp5 приводят к устойчивости к противовирусным препаратам.

Результаты

Результаты показали, что мутация E166V обеспечивает почти 55-кратную устойчивость к нирматрелвиру штаммов WA.1 и BA.1. Однако у штамма WA.1 мутация также привела к 20-кратному снижению приспособленности, тогда как у штамма BA.1 снижение приспособленности было только двукратным. Кроме того, мутация L50F в штамме WA.1 восстановила его приспособленность.

В исследовании сообщается, что мутация E166V, хотя и редкая у нелеченных пациентов с COVID-19, распространена у людей с тяжелыми инфекциями SARS-CoV-2, получавших паксловид. Однако, хотя репликоны, несущие мутации E166V или E166V/L50F, были устойчивы к нирматрелвиру, они продолжали быть чувствительными к другим противовирусным препаратам, нацеленным на nsp5, таким как PF-00835231 и GC376, вероятно, потому, что эти противовирусные препараты образуют дополнительные взаимодействия, не образуемые нирматрелвиром.

Моделирование молекулярной динамики также показало, что β-ветвь валина на 166й положение (V166) стерически затрудняло трет-бутильную группу нирматрелвира, предотвращая присоединение нирматрелвира к мишени Cys145. Противовирусному препарату GC376 удается прикрепиться к Cys145 посредством ряда корректировок, которые приспосабливают валин в положении 166, в то время как PF-00835231 преодолевает мутацию E166V, образуя β-лист с использованием своей метокси-индольной группы.

Read more:  Может ли Covid-19 увеличить риск аутоиммунных заболеваний? Вот что говорит новое исследование | Здоровье

Выводы

Подводя итог, в исследовании изучалось, могут ли мутации в остатках в сайте связывания nsp5 придавать устойчивость к нирматрелвиру с использованием репликонов SARS-CoV-2 WA.1 и Omicron BA.1. Исследователи проверили устойчивость к нирматрелвиру и влияние этих мутаций на физическую форму, оценив чувствительность репликонов к ряду противовирусных препаратов, нацеленных на nsp5. Кроме того, было использовано моделирование молекулярной динамики, чтобы понять, как эти мутации вызывают устойчивость к нирматрелвиру.

В целом результаты показали, что мутация E166V, отдельно и в сочетании с мутацией L50F, обеспечивает устойчивость к нирматрелвиру к SARS-CoV-2 WA.1 и Omicron BA.1 и преобладала у пациентов с COVID-19, получавших паксловид. Тем не менее, противовирусные препараты, которые формируют дополнительные взаимодействия с nsp5 или способны модифицировать взаимодействия пептидов, по-прежнему эффективны против SARS-CoV-2, что указывает на то, что разработка противовирусных препаратов второго поколения должна быть нацелена на стратегическую гибкость.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.

Ссылка на журнал:

  • Резистентность к нирматрелвиру в репликонах Omicron_BA.1 и WA1 SARS-CoV-2 и стратегии побега: Шуйюн Лан, Грейс Нильсен, Райан Л. Слэк, Уильям А. Кантара, Андрес Эмануэлли Кастанер, Захари С. Лорсон, Николь Д. Лулкин, Хуанчунь Чжан, Джаспер Ли, Мария Э. Чиленто, Филип Р. Тедбери и Стефан Г. Сарафианос. bioRxiv. 2022, ДОИ: https://doi.org/10.1101/2022.12.31.522389, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.12.31.522389v1

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.