Сегодня все внимание приковано к вакцинам против коронавируса. Но для тех, кто заболел, куда более важно эффективное лекарство. В ближайшее время в бой с COVID-19 могут пойти сразу несколько противовирусных препаратов, шансы которых эксперты оценивают очень высоко.
Гонка с переменным успехом
Эффективна в 70 % случаев, в 90 %, даже в 95 %: недавние триумфальные заявления компаний AstraZeneca, BioNTech и Moderna, основанные на результатах клинических испытаний, создают впечатление, что вакцина против коронавируса у человечества уже есть.
Тем временем происходит еще одна фармацевтическая гонка, не менее важная в борьбе с SARS-CoV-2 и другими подобными вирусами.
Исследователи всего мира ищут перспективные методы лечения COVID-19. Эта гонка не будет быстрой, но результатом, если удастся его достичь, станет лекарство, способное блокировать репликацию вируса в организме человека. И хотя считается, что у лекарств на основе антител больше шансов повысить выживаемость от COVID-19, аналитики полагают, что не следует недооценивать возможности и преимущества низкомолекулярных противовирусных препаратов.
SARS-CoV-2 проникает в клетки-хозяева и берет на себя управление. Клетки перепрограммируются и начинают производить вирусный генетический материал и вирусные белки — строительные блоки новых вирусов. Определенный фермент, известный как протеаза, который обладает способностью расщеплять белки, играет здесь ключевую роль.
Можно прервать репликацию вируса на нескольких этапах процесса, но многие исследователи считают, что протеаза представляет собой наилучшую мишень. Вирусная протеаза значительно отличается от протеаз, обнаруженных у человека, а это означает, что ингибитор, вероятно, будет связывать только правильные цели, что сделает нежелательные побочные эффекты крайне маловероятными. Кроме того, все идентифицированные коронавирусы обладают более или менее идентичными протеазами. Это означает, что ингибитор, разработанный для SARS-CoV-2, может быть так же эффективен против других членов этого семейства вирусов.
Надежда на ингибиторы протеазы
Немецкие ученые связывают большие надежды с препаратами на основе ингибиторов протеазы, пишет Der Spiegel. В Университете Любека первыми расшифровали код ключевого фермента, отвечающего за размножение SARS-CoV-2. Команда исследователей под руководством Рольфа Хильгенфельда нашла ингибитор, эффективно действующий против основной протеазы коронавируса. Так называемая вирусная главная протеаза MРro участвует в репликационном механизме коронавируса и, следовательно, отвечает за копирование генетического материала и размножение SARS-CoV-2. Исследователи успешно испытали этот ингибитор на мышах и клеточных культурах против родственных коронавирусов. Еще весной они опубликовали в Science статью, в которой не только идентифицировали сайт протеазы, где она лучше всего ингибировалась, но и представили возможное соединение для этого процесса.
Журнал Science Translational Medicine опубликовал статью об ингибиторах 3C-подобной протеазы как потенциальных противовирусных препаратах. Ученые из США синтезировали ингибиторы 3C-подобной протеазы для широкого спектра вирусов, в том числе для норовирусов и коронавирусов, которым она нужна для репликации, и для пикорнавирусов. В ходе поэтапного синтеза была получена серия ингибиторов 3CLpro. Их активность против 3CLpro различных коронавирусов анализировали с помощью метода флуоресцентного резонансного энергетического переноса, а также in vitro с использованием клеточных культур. Ингибиторы 3CLpro продемонстрировали противовирусную активность в отношении всех исследуемых коронавирусов.
Немецкие и нидерландские ученые в свою очередь доказали эффективность ингибиторов папаин-подобных протеаз против SARS-CoV-2. Их статья опубликована в журнале Nature.
Папаин-подобные протеазы не только разрезают белки вируса по определенным участкам (сайтам), их мишенями становятся белки клетки-хозяина, вовлеченные в противовирусный иммунный ответ, в частности убиквитин и убиквитинподобный белок ISG15, регулирующий продукцию интерферонов. Ферменты из семейства папаин-подобных протеаз коронавирусов SARS-CoV-1, MERS-CoV и SARS-CoV-2 достаточно сходны между собой.
Было решено проверить, сработают ли против PLpro нового коронавируса ингибиторы PLpro, разработанные против коронавируса SARS-CoV-1. Для эксперимента был взят GRL-0617, известный как ингибитор протеазы SARS-CoV-1, который при этом не действует на протеазы зараженного организма. Оказалось, что GRL-0617 успешно блокирует действие папаин-подобной протеазы SARS-CoV-2. В эксперименте с культурами клеток удалось достигнуть полного прекращения цитопатогенного эффекта и значительного угнетения репликации вируса. Кроме того, активизировались процессы связывания ISG15 с регуляторным фактором интерферона 3, который регулирует противовирусный иммунный ответ, а также другие защитные механизмы.
Авторы исследования считают, что эффективность ингибиторов папаин-подобных протеаз против SARS-CoV-2 позволяет надеяться на быструю разработку нового способа лечения COVID-19. Преимущество этих веществ в двойном действии: блокировании распространения вируса и активизации защитных иммунных механизмов хозяина.
Многообещающий агент
Альянс COVID R&D включает более 20 ведущих фармацевтических и биотехнологических компаний, работающих над новыми низкомолекулярными антивирусными препаратами. Novartis и Takeda остановили свой выбор на веществе под названием PF-00835231, которое компания Pfizer разработала для протеаз и даже начала испытывать на людях. Но у него есть недостаток: его нужно вводить инъекционно и в самом начале инфекции, когда вирус быстро размножается, в то время как большинство исследователей нацелены на создание пероральных форм лекарства. Активный агент должен найти свой путь к протеазе в водной среде клеток.
Но протеаза защищена липидной мембраной, а это означает, что вещество не может быть слишком растворимым в воде, в противном случае оно не смогло бы проникнуть через мембрану, но также не может быть слишком жирорастворимым, иначе застрянет в ней. Проблема и в том, что многие клетки пытаются защитить себя от посторонних веществ. Они оснащены своего рода помпой (Р-гликопротеин), которая выталкивает нежелательные вещества обратно. Чтобы противодействовать этой реакции, нужно комбинировать ингибитор протеазы с ингибитором P-гликопротеина.
Тем не менее экспериментальная внутривенная инфузия lanadelumab компании Takeda включена в Community — рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование с адаптивным дизайном, которое позволяет изучить множество терапевтических кандидатов на госпитализированных пациентах с COVID-19.
Остановить вирус за 24 часа
Достижения противовирусного препарата ремдесивир оказались весьма скромными: финальные данные опорного исследования хоть и подтвердили его эффективность, но при этом наибольшую пользу от применения препарата получила узкая группа пациентов.
Несколько пероральных противовирусных препаратов могут предложить пациентам большее, и наиболее продвинутым, по мнению экспертов, является MK-4482, или молнупиравир. Журнал Nature Microbiology опубликовал статью по исследованиям этого вещества. Средство обладает широким спектром действия против РНК-содержащих вирусов. Молнупиравир можно принимать внутрь, поэтому лечение против вирусной инфекции на ранней стадии потенциально дает несколько преимуществ. Оно не позволяет COVID-19 прогрессировать до тяжелого заболевания, сокращает длительность инфекции и способно уменьшить заразность больных. Ученые проверили действие молнупиравира на зараженных SARS-CoV-2 хорьках, которые легко распространяют вирус, но в большинстве случаев не страдают от тяжелых симптомов, что похоже на характер инфекции у молодых людей.
Животных с вирусом поместили в одну клетку со здоровыми хорьками, после чего было начато лечение. В результате ни одно животное без вируса не заразилось. Препарат проверят в исследованиях второй фазы на выборке из 2 000 участников. Если эффективность препарата подтвердится, успех будет огромным: пациенты с COVID-19 прекратят передавать SARS-CoV-2 окружающим в течение 24 часов после начала лечения.
Также в конце этого года должны появиться первые данные исследования первой фазы, в котором оценивают противовирусное средство широкого спектра действия — ингибитор вирусной РНК-полимеразы галидесивир. Кроме этого в испытании с участием 1 000 пациентов тестируется препарат ABX494 (регулятор сплайсинга РНК), результаты будут известны уже в начале 2021 года.
Геном коронавируса SARS-CoV-2 содержит на 5’-конце две перекрывающиеся открытые рамки считывания (ORF1a и ORF1b), которые кодируют полипротеины pp1a
и pp1ab. Эти полипротеины расщепляются 3C-подобной протеазой (3CLpro, она же главная протеаза Main protease, MPro) по 11 сайтам и папаин-подобной протеазой (PLpro) по 3 сайтам. При этом образуются 16 зрелых неструктурных белков, в том числе и РНК-зависимая РНК-полимераза — фермент, необходимый для репликации вируса.
Почему так сложно создать противовирусный препарат?
Нужно досконально знать мишень, на которую препарат будет действовать, — строение вируса, принцип заражения, химические процессы, которые его сопровождают. Например,у вирусов гриппа такими мишенями служат белки гемагглютинин, нейраминидаза и M2. Каждая группа препаратов действует только на один тип белков или даже на их составные части.
Перспективное вещество сначала тестируется in vitro на культуре клеток. Но даже если результаты показали, что концентрация вирусной ДНК снижается, результаты могут не подтвердиться в живых организмах. Вещество может плохо всасываться или изменять свою структуру, оказавшись в желудке или крови. В клинических испытаниях предусмотреть все эти факторы далеко не всегда возможно.
За все годы регулирующие органы разных стран одобрили несколько десятков препаратов, но лишь против 5 % всех известных человеческих вирусов (гриппа, ветряной оспы, герпеса, папилломы человека, респираторно-синцитиального вируса, вирусов гепатита В и С, а также ВИЧ). Но большинство из них оказались способны лишь приостановить репликацию либо затормозить распространение вируса.
Дело в том, что вирусы очень быстро размножаются и мутируют, меняя структуру и приобретая устойчивость к препарату. Так было с первыми лекарствами от гриппа, которые «затачивались» под белок M2. Оказалось, что ген, который кодирует этот белок, склонен к частым мутациям. Кроме того, у некоторых вирусов отдельные частицы имеют очень разные форму и размеры, с разным числом белков на поверхности. Молекулы препарата не способны закрепиться на нестандартных частицах, и эффект от лечения будет хуже ожидаемого.
ВИЧ, например, проникает в иммунные Т-лимфоциты, встраивается в их геном, и в результате клетки производят зараженные копии самих себя. Антивирусные препараты могут блокировать воспроизведение генома вируса, мешать ему встраиваться в ДНК клеток, предотвращают сборку новых копий — но внутри клеток вирус достать не могут.
В тему
Старый друг познается… в коронавирусной беде
Часть ученых уверена: вместо того, чтобы сосредоточиться на поиске новых методов лечения COVID-19, нужно продолжать апробировать уже существующие. Они одобрены для использования на людях и в случае доказанной эффективности могут быть быстро внесены в протоколы лечения коронавирусной инфекции. Антипаразитарный препарат ивермектин уничтожил вирус за 48 часов и сократил вирусную нагрузку за сутки. А антидепрессант флувоксамин показал эффективность в предупреждении развития осложнений.
Ивермектин ранее проверяли против различных вирусов, включая ВИЧ, вирусы гриппа, денге и Зика. Но теперь исследователи из Университета Монаша (Мельбурн) проводят детальное исследование его работоспособности в отношении SARS-COV-2. Проведены эксперименты in vitro на культуре инфицированных вирусом клеток. Они показали: однократного добавления в среду ивермектина было достаточно, чтобы через сутки достичь снижения количества вирусных частиц на 93 % в супернатанте (жидкой части, в которой содержались клетки) и на 99,8 % в клетках. Спустя 48 и 72 часа вирусы в клеточной культуре уже не обнаруживались. Не было выявлено признаков токсического повреждения клеток.
Результаты исследования по флувоксамину опубликованы в The Journal of the American Medical Association (JAMA). В двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании приняли участие 152 пациента с подтвержденным COVID-19. На момент включения в исследование у всех участников заболевание протекало в легкой форме. Пациенты получали флувоксамин либо плацебо в течение 15 дней. Конечными точками являлись: развитие пневмонии, появление симптомов дыхательной недостаточности, госпитализация, падение сатурации ниже 92 %, необходимость кислородной поддержки.
Среди пациентов, принимавших флувоксамин (n=80), не было ни одного случая клинического ухудшения, тогда как в группе плацебо (n=72) значительное ухудшение состояния, потребовавшее госпитализации, отмечено у 6 человек. Но, поскольку данное исследование лимитировано малым размером выборки и коротким периодом наблюдения, авторы отмечают необходимость проведения дополнительных более масштабных исследований для подтверждения сделанных выводов и проверки выдвинутых гипотез.
Женщины меньше рискуют?
Исследователи Медицинской школы Университета Миннесоты (США) обнаружили, что метформин связан со значительным снижением риска смерти от COVID-19 у женщин, пишет Medical Express.
Метформин — препарат для контроля уровня сахара в крови у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа. Он также снижает показатели воспалительных белков вроде TNF-альфа, которые, как предполагается, усугубляют течение COVID-19.
Команда ученых проанализировала истории болезней около 6 тысяч человек с диабетом 2-го типа или ожирением, которые были госпитализированы с COVID-19, и оценила, связано ли использование метформина со снижением показателей смертности. Оказалось, что прием метформина перед госпитализацией давал снижение риска смерти на 21–24 % у женщин. А вот у мужчин средство пока не сработало. Эксперты надеются продолжить исследования.