Продолжающаяся пандемия коронавирусного заболевания 2019 года (COVID-19) унесла миллионы жизней и нанесла значительный ущерб мировой экономике. Несмотря на разработку множества высокоэффективных вакцин, распространение коронавируса 2 (SARS-CoV-2) тяжелого острого респираторного синдрома не было остановлено из-за прорывных инфекций.

<img alt=" Исследование: Митоксантрон модулирует комплекс гликозаминогликановых шипов для подавления инфекции SARS-CoV-2. Изображение предоставлено: Dotted Yeti / Shutterstock "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/10/shutterstock_1667990380.jpg "style =" width: 1200px; height: 800px; "title =" Исследование: Митоксантрон модулирует комплекс гликозаминогликановых шипов для подавления инфекции SARS-CoV-2. Изображение предоставлено: Dotted Yeti / Shutterstock "width =" 1200 "height =" 800 "/> Исследование: Митоксантрон модулирует комплекс гликозаминогликановых шипов для подавления инфекции SARS-CoV-2. Изображение предоставлено: Dotted Yeti / Shutterstock

Посредством эндоцитоза или опосредованного рецепторами слияния мембран вирус SARS-CoV-2 проникает в эпителиальные клетки дыхательных путей, как только он попадает в дыхательные пути человека. Предыдущие исследования наблюдали несколько рецепторов, опосредующих прикрепление и проникновение вируса, включая рецептор тирозин-протеинкиназы UFO (AXL), ангиотензин-превращающий фермент 2 (ACE2) и нейропилин-1.

Группа исследователей из нескольких институтов в США провела скрининг по перепрофилированию лекарств на одобренном FDA противораковом препарате под названием Митоксантрон. Этот препарат связывает гепарансульфат (HS) и аналог HS (гепарин) с высоким сродством. Проникновение в клетки псевдовирусных частиц, покрытых S-белком SARS-CoV-2, ингибируется митоксантроном, но механизм неясен. Здесь авторы выполнили ряд процедур, чтобы лучше понять, как митоксантрон подавляет проникновение SARS-CoV-2.

Препринтная версия исследования доступна на сервере bioRxiv *, пока статья проходит рецензирование.

Исследование

Авторы предположили, что гепарин / HS может использовать один и тот же сайт связывания для взаимодействия с митоксантроном и белком-шипом, потому что гепарин / HS связывает как митоксантрон, так и белок-шип. Чтобы проверить свою гипотезу, авторы провели эксперимент, инкубируя очищенный белок-спайк с гранулами, конъюгированными с гепарином, в присутствии и в отсутствие митоксантрона.

Посредством иммуноблоттинга было обнаружено, что присутствие митоксантрона не ингибировало спайк-гепариновое взаимодействие; это улучшило переплет в 7 раз. Эти результаты предполагают, что комплекс спайк-гепарин может быть стабилизирован взаимодействием между митоксантроном и GAG, что приводит к образованию комплекса спайк, GAG и митоксантрон.

Домен S2 проявил чувствительность к протеазе при лечении митоксантроном и гепарином, что позволяет предположить, что митоксантрон может блокировать спайк-опосредованное слияние мембран. Чтобы проверить это, авторы разработали анализ слияния мембран in vitro путем смешивания двух популяций клеток HEK293T, экспрессирующих спайковый белок и ACE2-GFP.

Плазмиду, экспрессирующую спайк, котрансфицировали плазмидой, экспрессирующей mCherry, для идентификации клеток с положительным спайком. Слияния клеток не наблюдалось, когда клетки, экспрессирующие mCherry, смешивали с ACE2-GFP-положительными клетками или когда клетки, котрансфицированные mCherry и spike, инкубировали с клетками, трансфицированными GFP.

Однако быстрое слияние клеток наблюдалось, когда спайк-, mCherry-положительные клетки инкубировали с клетками ACE2-GFP в течение 90 минут в соотношении 1: 1. Уменьшение размера синцития, увеличение количества не слитых клеток и значительное ингибирование слияния клеток наблюдались, когда слияние клеток проводили в присутствии митоксантрона.

Авторы использовали модель, которая имитирует вирусную инфекцию в дыхательных путях человека, чтобы проверить активность митоксантрона против SARS-CoV-2. Для положительного контроля ткани перед инфицированием обрабатывали ремдесивиром (соединение, которое, как известно, ингибирует SARS-CoV-2). Через 24 часа после заражения положительный контроль резко снизил вирусную нагрузку, но лишь частично снизил титр вируса через 96 часов после заражения.

В соответствии с их предыдущими результатами, авторы наблюдали, что митоксантрон дозозависимо снижал вирусную нагрузку как через 24 часа, так и через 96 часов после заражения. По сравнению с тканями, обработанными ремдесивиром, митоксантрон в зависимости от дозы обладал гораздо более сильным анти-SARS-CoV-2 эффектом. Митоксантрон достиг такого же уровня ингибирования, что и ремдесивир, при более низкой концентрации в 20 раз.

Уровни лактатдегидрогеназы (ЛДГ) измеряли в основной культуральной среде для дальнейшего подтверждения анти-SARS-CoV-2 эффекта митоксантрона. Когда происходит гибель клетки, ЛДГ выделяется наружу клетки. Было показано, что обработанные митоксантроном клетки через 24 часа после заражения ингибируют индуцированное вирусом высвобождение ЛДГ.

Последствия

Для лечения других инфекционных заболеваний были успешно разработаны лекарства, нацеленные на факторы хозяина. Например, для лечения СПИДа было одобрено средство против ВИЧ (маравирок), нацеленное на мембранный белок хозяина CCR5. Следовательно, такие препараты, как митоксантрон, и препараты с аналогичной GAG-связывающей активностью являются многообещающими вариантами для будущих стратегий лечения.

Результаты этого исследования показывают, что две гидроксильные группы в антрахиноновом фрагменте митоксантрона могут быть наиболее многообещающей мишенью для введения модификаций, которые могут снизить связывание с ДНК-топоизомеразой. Если вирусы используют GAG на клеточной поверхности для прикрепления и проникновения, митоксантрон и его производные можно рассматривать как возможные методы лечения.

* Важное примечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, руководящие клинической практикой / поведением, связанным со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.