Ідентифікація та розробка терапевтичних засобів при COVID-19

Контактна особа: ali.ma@wecistanche.com

Халі М. Рандо,а,б,с Нільс Веллхаузен,а Суміта Гош,д Олександра Дж. o Ешвін Н. Скеллі,ч,п Бхарат Рамсундар,q Цзіньхуй Ван,р Ріші Радж Гоель,п Йосон Парк,консорціум з огляду COVID-19, Сіміна М. Бока,с,т Ентоні Гіттер,у,в Кейсі С. Грінеб,c,e,w

Пандемія COVID-19 – це криза, що швидко розвивається. У зв'язку зі світовою науково-дослідною спільнотою, яка зосереджується наSARS-CoV-2вірус іCOVID-19,великий нум- бер можливих фармацевтичних підходів до лікування і профілактики були про- поставлені. Те, що було відомо про кожне з цих потенційних втручань, швидко розвивалося протягом 2020 та 2021 років. Ця швидкоплинна область досліджень дає важливе уявлення про те, як можна впоратися з триваючою пандемією, а також демонструє силу міждисциплінарної співпраці, щоб швидко зрозуміти вірус і зіставити його характеристики з існуючими або новими фармацевтичними препаратами. Як ілюструє постійна загроза вірусних епі- деміків протягом нинішнього тисячоліття, швидка і стратегічна реакція на нові вірусні загрози може врятувати життя. У цьому огляді ми досліджуємо, як різні способи ідентифікації кан- дидатних терапевтичних засобів виникли під час COVID-19.

КЛЮЧОВІ СЛОВА COVID-19, огляд, терапевтичні засоби

Натисніть, щоб cistanche NZ для імунітету

УРОКИ ПОПЕРЕДНІХ СПАЛАХІВ HCoV

Спочатку,SARS-CoV-2"Швидкий перехід від невідомого вірусу до значної всесвітньої загрози тісно паралельно з появою важкого гострого респіраторного синдрому, пов'язаного з ко- ронавірусом 1 (SARS-CoV-1), який був відповідальним за епідемію 200222003 ГРВІ. Перший документально підтверджений випадокCOVID-19було зареєстровано в китайському Ухані в листопаді 2019 року, і хвороба швидко поширилася по всьому світу в перші місяці 2020 року. У com- parison перший випадок SARS був зареєстрований в листопаді 2002 року в китайській провінції Гуандун, і він поширився в межах Китаю, а потім на кілька країн по континентах протягом першої половини 2003 року (3, 8, 9). Насправді, секвенування геному швидко виявило, що вірус, що викликає COVID-19, є новим бетакоронавірусом, тісно пов'язаним з SARS-CoV-1 (10).

Хоча подібність між цими двома вірусами не викликає подиву, враховуючи їх тісний фі- логенетичний зв'язок, існують також деякі відмінності в тому, як віруси впливають на людину. Інфекція SARS-CoV-1 є важкою, з оцінкою рівня смертності від випадків (CFR) при ГРВІ 9,5% (8), тоді як оцінки CFR, пов'язаної з COVID-19, набагато нижчі, до 2% (1). SARS-CoV-1 є дуже заразним і поширюється переважно за допомогою крапельної транс- місії, з базовим номером відтворення (R0) 4 (тобто кожна інфікована людина була есті-злучена, щоб заразити чотирьох інших людей) (8). До сих пір існують деякі суперечки, чи sars- CoV-2 в першу чергу поширюється крапельками або в першу чергу є повітряно-крапельним (11-14). Більшість оцінок його R0 падають між 2,5 і 3 (1). Тому ВВАЖАЄТЬСЯ, що ГРВІ є більш смертоносною і трансмісивною хворобою, ніж COVID-19.

З огляду на 17-річну різницю між цими двома спалахами, були суттєві відмінності в інструментах, доступних для зусиль з організації міжнародних заходів реагування. На той час, коли з'явився SARS-CoV-1, за майже 40 років не було виявлено жодного нового HCoV (9). Ідентичність вірусу, що лежить в основі хвороби ГРВІ, залишалася невідомою до квітня 2003 року, коли вірус SARS-CoV-1 характеризувався завдяки всесвітнім науковим зусиллям, очолюваним Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ) (9). На відміну від цього, геномна послідовність SARS- CoV-2 була випущена 3 січня 2020 року (10), лише через кілька днів після того, як міжнародній спільноті стало відомо про нову хворобу, схожу на пневмонію, тепер відому як COVID-19. У той час як SARS-CoV-1 належав до відмінного родоводу від двох інших HCoV, відомих на момент його відкриття (8), SARS-CoV-2 тісно пов'язаний з SARS-CoV-1 і є більш віддаленим родичем іншого HCoV, що характеризується в 2012 році, близькосхідним респіраторним синдромом, пов'язаним з коронавірусом (MERS-CoV) (15, 16). Значні зусилля були спрямовані на розуміння SARS-CoV-1 і MERS-CoV і того, як вони взаємодіють з людськими господарями. Тому SARS-CoV-2 виник за дуже диф- ферентних обставин, ніж SARS-CoV-1 з точки зору наукових знань про HCoV та інструментів, доступних для їх характеристики.

ПОТЕНЦІЙНІ ПІДХОДИ ДО ЛІКУВАННЯ COVID-19

Терапевтичні втручання можуть використовувати два підходи: вони можуть пом'якшити наслідки інфекції, яка завдає шкоди інфікованій людині, або вони можуть перешкоджати поширенню нездужання всередині хазяїна, порушуючи вірусний життєвий цикл. Мета першої стратегії полягає в тому, щоб зменшити тяжкість і ризики активної інфекції, тоді як для другої вона полягає в тому, щоб пригнічувати реплікацію вірусу після зараження людини, потенційно заморожуючи захворювання про- грессіон. Крім того, для виявлення втручань, які можуть мати відношення до боротьби з новою хворобою або новим вірусом, можуть бути використані два основні підходи: репарація ліків і розробка ліків. Перепрофілювання наркотиків передбачає виявлення існуючого ком- фунта, який може забезпечити переваги в контексті інтересу (17). Ця стратегія може бути зосереджена як на затверджених, так і на досліджуваних препаратах, для яких може бути застосована доклін- ікал або інформація про безпеку (17). Розробка ліків, з іншого боку, забезпечує оп- притулок для виявлення або розробки з'єднання, специфічно відповідного конкретній потребі, але часто це тривалий і дорогий процес, що характеризується повторним збоєм (18). Таким чином, перепрофілювання наркотиків, як правило, підкреслюється в такій ситуації, як пандемія COVID-19, через потенційну можливість більш швидкого реагування.

Ще з перших місяців пандемії дослідження почали оприлюднювати результати аналізів затверджених і досліджуваних препаратів в умовах COVID-19. Швидка шкала часу цієї відповіді означала, що спочатку більшість доказів надходили з спостережних досліджень, які порівнюють групи пацієнтів, які робили і не отримували лікування, щоб визначити, чи могло це мати ефект. Цей вид дослідження може бути проведений реп-бездіяльно, але схильний до збивання з пантелику. На відміну від цього, рандомізовані контрольовані дослідження (РКД) є золотим стандартом методу оцінки наслідків втручання. Тут пацієнти проспективно і випадковим чином призначаються до лікування або контрольних станів, що дозволяє проводити набагато сильніші інтерпретації; однак збір даних з цих випробувань займає набагато більше часу. Обидва підходи виявилися важливими джерелами інфор- мації в розробці швидкого реагування на кризу COVID-19, але в міру того, як пан-демік спирається на те, що від РКД стає доступно більше результатів, з'являються більш остаточні відповіді про запропоновані терапевтичні засоби. Інтервенційні клінічні випробування в даний час досліджують або досліджують велику кількість можливих терапевтичних засобів і комбінацій терапевтичних засобів для лікування COVID-19 (рис. 1).

Метою цього огляду є надання ресурсу, що розвивається, що відстежує стан зусиль з перепрофілювання та розробки препаратів для лікування COVID-19. Ми виділяємо чотири стратегії, які забезпечують різні парадигми для ідентифікації потенційних фар- мацевтичних методів лікування. Керівні принципи ВООЗ (20) та систематичний огляд (21) є документами, що містять плементарні живі документи, які підсумовують терапевтичні засоби COVID-19.

ПЕРЕПРОФІЛЮВАННЯ ПРЕПАРАТІВ ДЛЯ ЛІКУВАННЯ СИМПТОМІВ

Різноманітні профілі симптомів з діапазоном тяжкості пов'язані з COVID-19 (1). У багатьох випадках COVID-19 не є небезпечним для життя. Дослідження пацієнтів з COVID-19 в лікарні в Берліні, Німеччина, повідомило, що найвищий ризик смерті пов'язаний з симптомами, пов'язаними з інфекцією, такими як сепсис, респіраторні симптоми, такі як ГРДС, а також серцево-судинна недостатність або тромбоемболія легеневої артерії (22). Аналогічно, аналіз в китайському Ухані повідомив, що дихальна недостатність (пов'язана з ГРДС) і сепсисом/мультиорганною недостатністю становила 69,5% і 28,0% смертей відповідно серед 82 померлих пацієнтів (23). COVID-19 характеризується двома фазами. Перший - це гостра відповідь, де встановлюється адаптивна імунна відповідь на вірус і в багатьох випадках може пом'якшити вірусне ураження органів (24). Друга фаза характеризує більш важкі випадки COVID-19. Тут у пацієнтів спостерігається цитокіновий шторм, внаслідок якого надмірна про- індукція цитокінів затоплює кровообіг, що призводить до системного запалення, імунної дисрегуляції та поліорганної дисфункції, яка може спричинити поліорганну недостатність та смерть при відсутності лікування (25). Під час цієї фази може виникнути дихальна недостатність, пов'язана з ГРДС. Дисрегуляція цитокінів також була виявлена у пацієнтів з ГРВІ (26, 27).

У перші дні пандемії COVID-19 лікарі прагнули визначити потенційні методи лікування, які могли б принести користь пацієнтам, а в деяких випадках ділилися своїм досвідом і порадами з медичною спільнотою на сайтах соціальних мереж, таких як Twitter (28). Ці стратегії лікування на місцях пізніше можуть бути проаналізовані ретроспективно в обсерваційних дослідженнях або досліджені в інтервенційній парадигмі через РКД. Кілька помітних випадків стосувалися використання препаратів з малою молекулою, які є синтезованими сполуками низької молек- тулярної маси, як правило, менше 1 кДа (29). Фармацевтичні засоби з малою молекулою були основою розробки ліків з моменту відкриття пеніциліну на початку ХХ століття (30). Він та інші антибіотики вже давно є одними з найвідоміших застосувань малих молекул до терапевтичних засобів, але біотехнологічні розробки, такі як прогнозування білково-білкових взаємодій (ІПП), сприяли прогресу в точному націлюванні на спе- ціфічні структури за допомогою малих молекул (30). Препарати з малою молекулою сьогодні охоплюють широкий спектр терапевтичних засобів, крім антибіотиків, включаючи противірусні препарати, інгібітори білка та багато фармацевтичних препаратів широкого спектру дії.

ПІДХОДИ ДО НАЦІЛЮВАННЯ НА ВІРУС

Терапевтичні засоби, які безпосередньо націлені на сам вірус, мають потенціал запобігти розвитку у людей, інфікованих SARS-CoV-2, потенційно руйнівних симптомів (рис. 3). Такі препарати зазвичай відносяться до широкої категорії противірусних засобів. Противірусна терапія перешкоджає поширенню вірусу всередині хазяїна, а не знищує існуючі копії вірусу, і ці препарати можуть відрізнятися за своєю специфічністю до вузького або широкого спектру вірусних мішеней. Цей процес вимагає гальмування циклу реплікації вірусу шляхом порушення одного з шести фундаментальних кроків (69). На першому з цих кроків вірус прикріплюється до клітини господаря і потрапляє в неї через ендоцитоз. Потім вірус піддається непокриттю, що класично визначається як вивільнення вірусного вмісту в клітину-хазяїна. Далі вірусний генетичний мате- ріал потрапляє в ядро, де реплікується під час стадії біосинтезу. На етапі складання переводять вірусні білки, що дозволяють збирати нові вірусні частинки. На останньому етапі нові віруси виділяються в позаклітинний оточення. Хоча противірусні препарати призначені для націлювання на вірус, вони також можуть впливати на інші процеси в хазяїні і можуть мати ненавмисні ефекти. Тому ці терапевтичні засоби повинні бути оцінені як на предмет ефективності, так і для безпеки. Оскільки технологія реагування на нові вірусні загрози також розвивалася протягом останніх 2 десятиліть, було виявлено ряд методів лікування кандидатів для попередніх вірусів, які можуть мати відношення до лікування COVID-19.

Багато противірусні препарати призначені для гальмування реплікації вірусного генетичного матеріалу на етапі біосинтезу. На відміну від ДНК-вірусів, які можуть використовувати ферменти хазяїна для розмноження себе, РНК-віруси, такі як SARS-CoV-2, залежать від власної полімерази, РНК-залежної РНК-полімерази (RdRP), для реплікації (71, 72). Таким чином, RdRP є потенційною мішенню для противірусних препаратів проти РНК-вірусів. Порушення роботи РдРП є запропонованим механізмом, що лежить в основі лікування ГРВІ і МЕРС рибавірином (73). Рибавірин - противірусний препарат, ефективний проти інших вірусних інфекцій, який часто застосовувався в комбіна- ції з кортикостероїдами, а іноді і препаратами інтерферону (ІФН) для лікування ГРВІ і MERS (9). Однак аналіз його наслідків у ретроспективному та in vitro-аналізах ГРВІ та вірусу SARS-CoV-1 відповідно був безрезультатним (9). У той час як ІПН і ріба- вірін показали перспективність в аналізах IN VITRO MERS, їх клінічна ефективність залишається невідомою (9). Нинішня пандемія COVID-19 надала можливість оцінити клінічні наслідки цих методів лікування. Як один із прикладів, рібіварин також використовувався в перші дні COVID-19, але ретроспективне когортне дослідження, в якому порівнювали пацієнтів, які отримували і не отримували рібіварин, не виявило ніякого впливу на рівень смертності (74).

Оскільки нуклеотиди і нуклеозиди є природними будівельними блоками для синтезу РНК, альтернативним підходом було дослідження аналогів нуклеозидів і нуклеотидів на предмет їх потенціалу для інгібування вірусної реплікації. Аналоги, що містять модифікації нуклео- припливів або нуклеозидів, можуть порушувати ключові процеси, включаючи реплікацію (75). Єдина інкорпорація не впливає на транскрипцію РНК; однак численні події інкор- порації призводять до зупинки синтезу РНК (76). Одним з кандидатів противірусних препаратів, які розглядаються для лікування COVID-19, є фавіпіравір (Avigan), також відомий як T-705, який був відкритий Toyama Chemical Co., Ltd. (77). Раніше було встановлено, що він ефективний для блокування вірусної ампліфікації в декількох підтипах вірусу грипу, а також інших РНК-вірусах, таких як Flaviviridae і Picornaviridae, шляхом зменшення формо- ції бляшок (78) і вірусної реплікації в клітинах собачих нирок Медіна-Дарбі (79). Фавіпіравір (6-грип- оро-3-гідрокси-2-піразинкарбоксамід) діє як аналог пурину та пуринового нуклеозиду, який інгібує вірусну РНК-полімеразу дозово-залежним способом у ряді РНК-вірусів, включаючи віруси грипу (80-84). Біохімічні експерименти показали, що фаві- піравір був визнаний аналогом пуринового нуклеозиду і включений в шаблон вірусної РНК. У 2014 році препарат був схвалений в Японії для лікування грипу, який був стійкий до звичайних методів лікування, таких як інгібітори нейрамінідази (85). Хоча початкові аналізи фавіпіравіру в обсерваційних дослідженнях його впливу на пацієнтів з COVID-19 були багатообіцяючими, останні результати двох невеликих РКД свідчать про те, що він навряд чи вплине на результати COVID-19 (Додаток).

На відміну від цього, інший аналог нуклеозиду, ремдесивір, є одним з небагатьох методів лікування проти COVID-19, який отримав схвалення FDA. Ремдесивір (GS-5734) - інтравевеусний противірусний препарат, який був запропонований Gilead Sciences як можливе лікування вірусної хвороби Ебола. Він метаболізується до GS-441524, аденозинового аналога, який пригнічує широкий спектр полімераз, а потім ухиляється від відновлення екзонуклеази, викликаючи припинення ланцюга (86-88). Гілеад отримав дозвіл на екстрене використання (EUA) для ремдесивіру від FDA на початку пандемії (травень 2020 року), а пізніше було встановлено, що він знижує смертність і повторний прихований час у подвійному сліпому, плацебо-контрольованому, фазі 3 клінічного випробування, проведеного на 60 випробувальних майданчиках, 45 з яких були в США (89-92). Згодом судовий процес «Солідарність ВООЗ», масштабний відкритий судовий процес, в якому взяли участь 11 330 дорослих стаціонарних хворих у 405 лікарнях у 30 країнах світу, не повідомив про відсутність впливу ремдесивіру на смертность від піталу в хосі, тривалість госпіталізації або прогресування до механічної вентиляції (93). Тому можуть знадобитися додаткові клінічні випробування ремдесивіру в різних басейнах пацієнтів і в поєднанні з іншими методами терапії, щоб уточнити його використання в клініці та визначити сили, що рухають ці різні результати. Ремдесівір пропонує доказ принципу, що SARS-CoV-2 може бути спрямований на рівень вірусної реплікації, оскільки ремдесивір тар- отримує вірусну РНК-полімеразу при високій потенції. Ідентифікація таких кандидатів залежить від знань про вірусологічні властивості нової загрози. Однак успішність і відносна відсутність успіху, відповідно, ремдесивіру і фавіпіравіру підкреслюють той факт, що препарати з подібними механізмами не завжди будуть давати аналогічні результати в клінічних випробуваннях.

Це наш продукт.

Для отримання додаткової інформації, будь ласка, натисніть на картинку.