O nouă generație de antivirale cu eficiență remarcabilă împotriva coronavirusurilor

Un studiu amplu realizat de o echipă internațională de cercetători a descris descoperirea unei noi clase de inhibitori covalenți ai proteazei principale (MPro) a coronavirusurilor, cu activitate antivirală extinsă, biodisponibilitate crescută și eficiență dovedită în modele animale. Studiul publicat în jurnalul Science reprezintă un pas esențial în direcția dezvoltării unor terapii antivirale de generație nouă, capabile să combată atât variantele emergente ale SARS-CoV-2, cât și alte coronavirusuri umane sau zoonotice.
De la debutul pandemiei de COVID-19, proteaza principală a SARS-CoV-2 (MPro) a fost identificată drept o țintă terapeutică majoră, datorită rolului său esențial în procesarea poliproteinelor virale și replicarea virală. Inhibitorii MPro existenți, precum nirmatrelvir (component al Paxlovid) și ensitrelvir, au oferit beneficii clinice semnificative. Totuși, apariția tulpinilor rezistente și posibilitatea unor noi pandemii din rezervoare zoonotice impun dezvoltarea de antivirale cu spectru larg, ce vizează secvențe conservate ale MPro și reduc riscul de apariție a rezistenței.

Despre studiu

Obiectivul cercetării

Cercetătorii au urmărit descoperirea unor inhibitori covalenți, cu potențial pan-coronavirus, care să combine:

• o structură simplă și ușor de sintetizat,
• reactivitate selectivă față de MPro printr-un mecanism ireversibil,
• biodisponibilitate orală și profil farmacocinetic favorabil,
• activitate antivirală puternică împotriva tulpinilor emergente și a coronavirusurilor zoonotice.

Metodologie

1. Cribare computațională masivă: Peste 48 de miliarde de molecule „tangibile” au fost analizate pentru interacțiuni favorabile cu MPro (structura PDB 6Y2G). S-a identificat un nucleu dihidro-uracilic promițător (AVI-1084), cu interacțiuni hidrogen cu Glu166 și Gly143.
   
2. Optimizare structurală:

• Înlocuirea nucleului piridonic cu izoquinolină (preferată pentru interacțiunea cu buzunarul S1).
• Introducerea unui rest propargilic la poziția N1, conducând la formarea de inhibitori covalent ireversibili prin interacțiunea cu Cys145.
• Modificarea substituenților în pozițiile C5 și C6 pentru a spori interacțiunea cu buzunarele S1′ și S2.

3. Validare structurală: Structura cristalografică a inhibitorilor (ex. AVI-4516 și AVI-4692) legați de MPro a confirmat modul de legare și formarea aductului covalent cu Cys145.

4. Testare in vitro și in vivo:

• Teste de activitate biochimică (IC50), permeabilitate, citotoxicitate, inhibiția replicării virale în repliconi și virusuri vii.
• Evaluare ADME, profil farmacocinetic, distribuție tisulară și activitate antivirală în modele murine de infecție cu SARS-CoV-2.

Rezultate

Activitate biochimică și celulară

Inhibitorii AVI-4516 și AVI-4773 au prezentat valori IC50 între 29–38 nM și activitate antivirală celulară EC50 sub 100 nM.

• AVI-4694, un analog cu substituent arilic în poziția C6, a avut activitate remarcabilă împotriva variantelor Omicron XBB.1.5, XBB.1.16 și EG.5.1, cu EC50 < 0.3 nM, de peste 100 de ori mai potent decât nirmatrelvir.

Mecanism de acțiune

• Inhibitorii N-propargilici se leagă covalent ireversibil de Cys145 din centrul activ al MPro printr-un mecanism latently electrophilic.
• Inhibiția este selectivă și nu afectează proteazele umane, canalele ionice sau receptorii (inclusiv canalul hERG), conform profilului de siguranță extins.

Farmacocinetică și biodistribuție

• Biodisponibilitate orală >100%, eliminare hepatică redusă.
• Distribuție excelentă în țesuturi relevante pentru infecția cu SARS-CoV-2:

• AVI-4773: concentrație în lichidul alveolar >4400 nM la 8 h post-administrare.
• Ambele analogi au depășit de peste 1000 de ori EC90 la nivel cerebral, sugerând potențial în tratamentul manifestărilor neurologice ale COVID-19.

Eficiență in vivo

În modele murine infectate cu varianta Beta:

• AVI-4516 (100 mg/kg BID) a redus încărcătura virală pulmonară cu 3–4 log, superioară nirmatrelvirului.
• AVI-4773 a eliminat complet virusul detectabil în plămâni după doar 3 doze.
• Histologia pulmonară a evidențiat remisia inflamației și a leziunilor epiteliale în grupul tratat cu AVI-4773.

Concluzii

Noii inhibitori MPro descriși, în special AVI-4516 și AVI-4773, reprezintă candidați antivirali cu potențial ridicat pentru tratamentul infecțiilor actuale și viitoare cu coronavirusuri, având:

• Mecanism ireversibil unic, cu reactivitate selectivă,
• Eficacitate antivirală remarcabilă împotriva variantelor emergente,
• Profil farmacocinetic și de siguranță excelent,
• Structură simplă și sinteză accesibilă, ideală pentru producție în masă.

Această clasă de molecule oferă un roadmap solid pentru descoperirea de noi antivirale direcționate împotriva proteazelor virale de tip cisteină și susține strategii globale de pregătire pentru viitoare pandemii.