Covid 19 hay Sar Cov 2 hiện đang trở thành mối đe dọa toàn cầu, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, tính mạng của hàng trăm triệu người trên khắp thế giới, làm suy kiệt nền kinh tế của hầu khắp các nước. Bởi thế, việc nghiên cứu, phòng chống Sar Cov 2 đang trở thành ưu tiên hàng đầu của ngành y tế thế giới. Mới đây, vào cuối năm 2020, Cơ quan quản lý dược phẩm và thực phẩm Mỹ (FDA) đã cho phép dùng Cordycepin trong đông trùng hạ thảo nuôi cấy để chữa Sars – Cov -2. Nguyên Phát xin gửi đến độc giả bản dịch của nghiên cứu này.
1. GIỚI THIỆU
Bệnh COVID-19 gây ra bởi RNA sợi đơn, có giác quan dương có chứa coronavirus mới, được đặt tên là coronavirus hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng 2 (SARS ‐ CoV ‐ 2) (trước đây tạm gọi là covid 19, coronavirus mới 2019; 2019 ‐ nCoV). Virus, hiện đang là đại dịch, đã lây nhiễm cho ít nhất 109 triệu người trên khắp thế giới, làm chết 2,4 triệu người (cho đến ngày 21 tháng 2 năm 2021). Các triệu chứng lâm sàng liên quan đến COVID ‐ 19 bao gồm sốt cao, ho nhẹ, đau người, không ngửi và nếm, tự giới hạn bệnh đường hô hấp thành viêm phổi tiến triển nặng dẫn đến suy đa phủ tạng dẫn đến tử vong . Đại dịch COVID-19 đặt ra một thách thức lớn trong tương lai gần đối với sức khỏe cộng đồng toàn cầu, kêu gọi sự phát triển của các phương pháp điều trị và dự phòng hiệu quả chống lại tác nhân gây bệnh. Do không có (các) loại thuốc kháng vi-rút mạnh để điều trị bệnh nhân COVID-19 dẫn đến việc yêu cầu thử nghiệm các loại thuốc kháng vi-rút hiện có (một mình hoặc kết hợp) đã được phê duyệt trước đây để sử dụng các vi-rút gần gũi về mặt di truyền của con người. Việc sử dụng lại thuốc hoặc tái định vị các loại thuốc đã ra mắt hoặc thậm chí đã thất bại trong quá trình chống lại các bệnh do virus mới xuất hiện. Việc làm đúng đắn nhất là kịp thời dùng phương pháp nghiên cứu ra thuốc mới bằng phương pháp dịch mã, phương pháp này mang lại xác suất thành công cao hơn đáng kể so với việc phát triển các loại thuốc và vắc xin đặc trị virus mới, xét về chi phí, thời gian và tính khả dụng trên lâm sàng.
Bộ gen SARS ‐ CoV ‐ 2 bao gồm 6 khung đọc mở và mã cho một số protein cấu trúc và không cấu trúc. Protein cấu trúc bao gồm protein gai (S), protein màng (M), protein vỏ (E) và protein nucleocapsid (Ncp) liên kết chặt chẽ với bề mặt của virion trưởng thành. Protein Spike (S) được tạo thành từ hai tiểu đơn vị chức năng riêng biệt (S 1 và S 2 ) chịu trách nhiệm liên kết ( tiểu đơn vị S 1 ) và dung hợp ( tiểu đơn vị S 2 ) với màng tế bào chủ. S 1 xatiểu đơn vị chứa vùng liên kết thụ thể và ổn định trạng thái trước tưới máu của tiểu đơn vị S 2 cố định màng chứa bộ máy dung hợp. Đối với tất cả CoV, S tiếp tục được phân cắt và xử lý bởi protease vật chủ, TMPRSS2 tại vị trí S 2 ′ và trong một nghiên cứu gần đây, người ta đã báo cáo rằng chất ức chế protease serine, hoạt động trên TMPRSS2 ức chế đáng kể lây nhiễm coronavirus mới. Do đó, rõ ràng là sự xâm nhập của coronavirus vào các tế bào nhạy cảm là một quá trình phức tạp và nhiều bước đòi hỏi hoạt động phối hợp của quá trình liên kết thụ thể và phân giải protein của protein đột biến để thúc đẩy quá trình hợp nhất tế bào virus thành công.
Hơn nữa, sự trưởng thành của SARS ‐ CoV ‐ 2 cũng đòi hỏi một loạt các sự kiện phân giải protein rất phức tạp qua trung gian của protease chính (CoV M pro ; còn được gọi là 3Cl protease hoặc 3CL pro ) trên các polyprotein để kiểm soát sự biểu hiện gen của virus corona. M pro (~ 306 axit amin) là một protease cysteine với chymotrypsin giống như nếp gấp hai miền ở đầu cuối N bao gồm ba miền chức năng (I ‐ III). Phân tích cấu trúc của M pro cho thấy rằng hai phân tử M pro tạo thành một homodimer hoạt động. A Cys được định vị trong một khe nằm giữa miền I và II, và M proCác gốc đầu cuối N chủ yếu từ 1 đến 7 tham gia vào hoạt động phân giải protein, trong khi vùng đầu cuối C III được báo cáo là cần thiết cho quá trình đồng phân hóa. Hầu hết các sự kiện phân cắt trưởng thành trong polyprotein tiền thân là do protease chính CoV làm trung gian để ngăn chặn sự lây lan của bệnh tật bằng cách hạn chế sự phân cắt của polyprotein virus.
Cho đến nay, không có thuốc kháng vi rút đã được chứng minh lâm sàng để điều trị đại dịch COVID-19. Do tình hình nghiêm trọng và sự lây lan nhanh chóng trên toàn thế giới của SARS ‐ CoV ‐ 2, cần có những nỗ lực khẩn cấp và bổ sung để tìm ra các phương pháp phòng ngừa mới. Sự kết hợp giữa α-interferon và thuốc chống HIV Lopinavir / Ritonavir (Kaletra®) đã được thử nghiệm ở các mức độ nhiễm trùng khác nhau, nhưng hiệu quả điều trị bị hạn chế do tác dụng phụ nghiêm trọng trên vật chủ. Một loại thuốc kháng vi-rút phổ rộng, remdesivir, (của Gilead Sciences, Inc.) cũng đang trong cuộc đua thử nghiệm để điều trị COVID-19, nhưng thiếu dữ liệu thỏa đáng để chứng minh hiệu quả của nó. Cũng cần nhắc lại rằng, Hội đồng Nghiên cứu Y khoa Ấn Độ (ICMR), thuộc Bộ Y tế và Phúc lợi Gia đình (MHFW), đã khuyến nghị sử dụng hydroxychloroquine (400 mg hai lần vào ngày 1, sau đó 400 mg một lần một tuần sau đó) như dự phòng hóa học cho các nhân viên y tế không có triệu chứng trực tiếp tham gia điều trị COVID ‐ 19 bệnh nhân nghi ngờ hoặc xác nhận COVID ‐ 19, và cho những người tiếp xúc với hộ gia đình không có triệu chứng của các trường hợp được xác nhận ( F1,F2,F3).
Do đó, dữ liệu hiện có đã xác nhận rằng protein đột biến (S) và protease chính (M pro ) trong SARS ‐ CoV ‐ 2 đóng vai trò quan trọng trong quá trình xâm nhập của virus, sao chép bộ gen và tự nhân lên trong cơ thể vật chủ. Do đó, trong nghiên cứu này, các mục tiêu protein này đã được sử dụng trong quá trình mô phỏng tương tác phân tử với các loại thuốc điều tra và được FDA chấp thuận bằng cách sử dụng các công cụ tính toán khác nhau. Bài báo này nêu bật tiềm năng thay thế của các ứng cử viên thuốc kháng vi-rút đã biết chống lại SARS ‐ CoV ‐ 2.
2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1 Lựa chọn và thu nhận các hợp chất hóa học
Thông tin về các tác nhân kháng vi-rút phổ rộng (BSAA, tức là các hợp chất nhắm vào các vi-rút thuộc hai hoặc nhiều họ vi-rút) được thu thập từ cơ sở dữ liệu có thể truy cập miễn phí ( drugvirus) của Andersen và cộng sự. Các phân tử thuốc được chọn thuộc danh mục điều tra hoặc được FDA chấp thuận chống lại SARS ‐ CoV ‐ 2, HCoV ‐ 229E, HCoV ‐ OC43, MERS ‐ CoV, và SARS ‐ CoV cũng như các bệnh ở người khác. Bốn mươi lăm ứng cử viên thuốc tiềm năng như trong Bảng 1 đã được xác định từ tài liệu PubMed ‐ NCBI có hoạt tính kháng vi rút mạnh chống lại các vi rút gần gũi về mặt di truyền của con người. Tình trạng hiện tại của tất cả các ứng cử viên thuốc chống lại protein mục tiêu SARS ‐ CoV ‐ 2 cũng được trình bày trong Bảng 2. Các cấu trúc 3D của tất cả các hợp chất đã được tải xuống ở định dạng tệp SDF / Mol được nhúng với các thuộc tính 3D từ cơ sở dữ liệu hợp chất PubChem, DrugBank và cơ sở dữ liệu ZINC. Sự sắp xếp phân tử và hình học của tất cả các hợp chất đã được tối ưu hóa hoàn toàn bằng cách sử dụng phương pháp hóa học lượng tử bán thực nghiệm (PM3). Cuối cùng, cấu trúc 3D được tối ưu hóa hoàn toàn của tất cả các phân tử thuốc đã được xuất ở định dạng Mol2 và được sử dụng để mô phỏng tương tác phân tử bằng các công cụ tính toán khác nhau.
BẢNG 1. Chi tiết về các ứng cử viên thuốc chữa Covid 19 với chú thích chức năng của chúng được sử dụng trong nghiên cứu hiện tại cho các mô phỏng tương tác phân tử dựa trên mục tiêu
STT |
TÊN THUỐC |
CHỈ ĐỊNH CHÍNH |
VI-RÚT |
NHÓM |
PHƯƠNG THỨC HÀNH ĐỘNG |
IC 50 (ΜM) |
IC 50 ĐƯỢC BÁO CÁO CHỐNG LẠI |
PUBCHEM AID / HỒ SƠ XÉT NGHIỆM SINH HỌC / TÀI LIỆU THAM KHẢO |
1. |
Favipiravir |
Thuốc kháng vi-rút đã được phê duyệt |
ANDV |
(-) ssRNA |
Chất ức chế RNA polymerase của virus |
0,044 |
Virus cúm C |
AID 392526 |
2. |
Nitazoxanide |
Động vật nguyên sinh được chấp thuận |
ADV |
dsDNA |
Chất ức chế pyruvate |
0,21 |
Virus viêm gan C |
AID 642456 |
3. |
Remdesivir |
Điều tra kháng vi rút |
JUNV |
(-) ssRNA |
Chất ức chế RNA polymerase của virus |
0,032 |
MERS ‐ CoV |
Gordon và cộng sự, 2020 ) |
4. |
Axit mycophenolic |
Thuốc ức chế miễn dịch được chấp thuận |
JUNV |
(-) ssRNA |
Chất ức chế Inosine monophosphate dehydrogenase |
0,05 |
Vi rút viêm não |
AID 588727 |
5. |
Chloroquine |
Thuốc chống sốt rét được chấp thuận |
KSHV |
dsDNA |
Thuốc chống sốt rét; hóa trị liệu / cảm biến vô tuyến |
0,306 |
HCoV ‐ OC43 |
AID 558298 |
6. |
Niclosamide |
Thuốc xổ giun được phê duyệt |
LASV |
(-) ssRNA |
không xác định |
0,1 |
SARS coronavirus |
AID 297149 |
7. |
BCX4430 (Galidesivir) |
Thuốc kháng vi-rút đã được phê duyệt |
DENV |
(+) ssRNA |
Chất ức chế RNA polymerase phụ thuộc RNA |
0,062 |
Vi rút Zika |
Eyer và cộng sự, 2017 ) |
số 8. |
Gemcitabine |
Thuốc chống ung thư được chấp thuận |
FLUAV |
(-) ssRNA |
Chất chống chuyển hóa; Tương tự nucleoside |
1–5 |
CVB3 và EV71 |
Kang và cộng sự, 2015 ) |
9. |
Rapamycin (Sirolimus) |
Thuốc ức chế miễn dịch được chấp thuận |
FLUAV |
(-) ssRNA |
Chất ức chế tăng sinh tế bào T phụ thuộc IL-2 |
0,00018 |
HIV1 |
AID 406228 |
10. |
ABT ‐ 263 (Navitoclax) |
Điều tra chống ung thư |
FLUBV |
(-) ssRNA |
Chất ức chế Bcl or 2 / Bcl ‐ xL |
0,46613 |
MOLT ‐ 13 |
AID 742372 |
11. |
Cyclosporine |
Thuốc ức chế miễn dịch được chấp thuận |
HCV |
(+) ssRNA |
Calcineurin inhibitor |
0.004 |
HCV genotype 1b |
AID 555954 |
12. |
Emetine |
Approved antiprotozoal |
HEV‐B |
(+)ssRNA |
Unknown |
0.00874 |
Zika virus |
Bleasel & Peterson, 2020) |
13. |
Ribavirin |
Approved antiviral |
LASV |
(‐)ssRNA |
Nucleoside inhibitor |
0.04 |
Hepatitis C virus |
AID 1306320 |
14. |
Luteolin |
Approved anticancer |
SARS‐CoV |
(+)ssRNA |
Unknown |
1.12 |
Hepatitis C virus |
AID 658257 |
15. |
Tilorone (Amixin) |
Approved antiviral |
CHIKV |
(+)ssRNA |
Interferon inducer |
141.254 |
Ebola virus |
AID 1117314 |
16. |
Glycyrrhizin |
Approved anti‐inflammatory |
EBV |
dsDNA |
Unknown |
20 |
SARS coronavirus |
AID 297145 |
17. |
Eflornithine |
Approved antiprotozoal |
HEV‐B |
(+)ssRNA |
An irreversible inhibitor of ornithine decarboxylase |
0.026 |
Trypanosoma brucei |
AID 1317209 |
18. |
Monensin |
Approved antibacterial |
HMPV |
(‐)ssRNA |
Unknown |
3.8 |
DENV‐2 |
Mazzon et al., 2019) |
19. |
Arbidol (Umifenovir) |
Approved antiviral |
HSV‐1 |
dsDNA |
Unknown |
12.2 |
Chikungunya virus |
AID 1073347 |
20. |
Silvestrol |
Investigational anticancer |
MERS‐CoV |
(+)ssRNA |
Inhibitor of translation initiation by targeting the RNA helicase |
0.00189 |
Chikungunya virus |
Henss et al., 2018) |
21. |
Amiodarone |
Approved antiarrhythmic |
RRV |
(+)ssRNA |
Non‐competitive ß‐adrenergic inhibitor |
0 5.60 |
Ebola virus |
Bleasel & Peterson, 2020) |
22. |
Dasatinib |
Approved anticancer |
SARS‐CoV |
(+)ssRNA |
Abl; Src; Kit; EphR inhibitor |
5.47 |
MERS‐CoV |
Bleasel & Peterson, 2020) |
23. |
Lopinavir |
Approved antiviral |
SARS‐CoV‐2 |
(+)ssRNA |
HIV protease inhibitor |
17 |
MERS‐CoV |
Bleasel & Peterson, 2020) |
24. |
Nelfinavir |
Approved antiviral |
CHIKV |
(+)ssRNA |
HIV protease inhibitor |
~0.95 |
SIV |
Deng et al., 2012) |
25. |
Oritavancin |
Approved antibacterial |
EBOV |
(‐)ssRNA |
Transglycosylation and transpeptidation inhibitor |
1.73 |
Ebola virus |
Zhou et al., 2016) |
26. |
Hydroxychloroquine |
Approved antimalarial |
HIV‐1 |
ssRNA‐RT |
Unknown |
8.28 |
MERS‐CoV |
Bleasel & Peterson, 2020) |
27. |
Ritonavir |
Approved antiviral |
HIV‐1 |
ssRNA‐RT |
HIV protease inhibitor |
0.00006 |
HIV |
AID 82723 |
28. |
Dalbavancin |
Approved antibacterial |
MERS‐CoV |
(+)ssRNA |
Inhibits cathepsin L |
0.33 |
Ebola virus |
Zhou et al., 2016) |
29. |
Teicoplanin |
Approved antibacterial |
MERS‐CoV |
(+)ssRNA |
Peptidoglycan polymerization inhibitor |
0.33 |
Ebola virus |
Zhou et al., 2016) |
30. |
Homoharringtonine |
Approved anticancer |
SARS‐CoV‐2 |
(+)ssRNA |
Protein translation inhibitor |
0.139 |
Herpes simplex virus type 1 |
Dong et al., 2018) |
31. |
Alisporivir |
Investigational antiviral |
HCoV‐229E |
(+)ssRNA |
Unknown |
0.008 |
HIV1 subtype A |
AID 581785 |
32. |
Cepharanthine |
Approved anti‐inflammatory |
HCoV‐OC43 |
(+)ssRNA |
Unknown |
4.7 |
SW480 cell |
AID 745,562 |
33. |
Hexachlorophene |
Approved antibacterial |
MERS‐CoV |
(+)ssRNA |
Unknown |
0.46 |
HT‐29 viability |
AID 1117330 |
34. |
Imatinib |
Approved anticancer |
MERS‐CoV |
(+)ssRNA |
Abl; Kit; PDGFRB inhibitor |
1.75 |
HCMV |
Wolf et al., 2012) |
35. |
Nafamostat |
Approved anticoagulant |
MERS‐CoV |
(+)ssRNA |
Synthetic serine protease inhibitor |
0.1 |
MERS corona virus |
Yamamoto et al., 2016) |
36. |
Chlorpromazine |
Approved antipsychotic agent |
SARS‐CoV |
(+)ssRNA |
Inhibits assembly of clathrin‐coated pits |
9.15 |
MERS‐CoV |
Bleasel & Peterson, 2020) |
37. |
Camostat |
Approved anticancer |
FLUAV |
(‐)ssRNA |
Unknown |
0.00045 |
SARS‐CoV |
Zhou et al., 2015) |
38. |
Memantine |
Approved anti‐Alzheimer’s |
FLUAV |
(‐)ssRNA |
N‐methyl‐D‐aspartate glutamate receptor antagonist |
1.5 |
NMDA |
AID 388528 |
39. |
Indomethacin |
Approved anti‐inflammatory |
HIV‐1 |
ssRNA‐RT |
Cyclo‐oxygenase (COX) enzyme or prostaglandin G/H synthase inhibitor |
5 |
SARS coronavirus |
Amici et al., 2006) |
40. |
Saracatinib |
Approved anticancer |
MERS‐CoV |
(+)ssRNA |
Unknown |
0.0027 |
NIH3T3 |
AID 272211 |
41. |
Telavancin |
Approved antibacterial |
MERS‐CoV |
(+)ssRNA |
Bacterial cell wall synthesis inhibitor |
1.89 |
Ebola virus |
Zhou et al., 2016) |
42. |
Promethazine |
Approved antihistamine |
SARS‐CoV |
(+)ssRNA |
Inhibits assembly of clathrin‐coated pits |
11.8 |
MERS‐CoV |
Bleasel & Peterson, 2020) |
43. |
Trametinib |
Approved anticancer |
FLUAV |
(‐)ssRNA |
Mitogen activated protein‐kinase inhibitor |
0.004 |
SW1463 |
AID 1340171 |
44. |
Mefloquine |
Approved antimalarial |
JCV |
dsDNA |
Unknown |
4.36 |
Dengue virus type 2 |
Bleasel & Peterson, 2020) |
45. |
Cordycepin |
Investigational anticancer and Phase II (Leukemia) |
HSV‐1 |
dsDNA |
Polyadenylation inhibitor |
0.0005 |
Herpes simplex virus type‐1 |
AID 216185 |
BẢNG 2. Tình trạng của tất cả các hợp chất được sử dụng trong nghiên cứu này chống lại các protein đích SARS ‐ CoV ‐ 2 để mô phỏng tương tác phân tử
Chống corona bằng các thuốc
Ghi chú
-
Màu xanh lam đậm: Nuôi cấy tế bào / đồng nuôi cấy, màu vàng: Tế bào sơ cấp / cơ quan, màu xanh lá cây: mô hình động vật, màu hồng: Pha II, màu da cam: Pha III, màu tím: pha IV, màu đỏ: được phê duyệt, màu đen: dạng nghiên cứu.