Cercetătorii identifică 70 de medicamente existente care blochează infecțiile cu hantavirus
Un screening masiv de repurposing al medicamentelor, care a implicat peste 5.000 de compuși, a descoperit puteri antivirale neașteptate în antibiotice comune, oferind o cale rapidă pentru tratarea infecțiilor letale cu ortohantavirus.
Un studiu recent publicat în revista Scientific Reports a realizat un screening farmacologic de înaltă capacitate folosind virusul Puumala (PUUV) pentru a accelera descoperirea terapeutică împotriva bolilor cauzate de ortohantavirusi. Studiul a evaluat 5.256 de compuși și a identificat 70 de terapii validate, orientate către gazdă, care au suprimat cu succes infecția virală în celulele umane pulmonare și endoteliale. Rezultatele studiului au cartografiat, de asemenea, căile celulare esențiale pentru replicarea virală și au evidențiat candidații imediați (inclusiv antibiotice neașteptate) pentru explorarea clinică împotriva bolilor provocate de ortohantavirus, cum ar fi sindromul febrei hemoragice cu sindrom renal (HFRS) și sindromul pulmonar cu hantavirus (HPS).
Ortohantavirusele sunt un gen de virusuri transmise de rozătoare, cunoscute pentru cauzarea de infecții zoonotice letale la oameni prin inhalarea aerosolilor contaminați cu excrementele rozătoarelor (urină, fecale sau salivă). Cercetările medicale intensive au arătat că anumite tulpini ortohantavirale sunt responsabile pentru două boli virale severe: 1. Sindromul pulmonar cu hantavirus (HPS), o boală endemică în Americi cu o rată documentată de mortalitate între 30% și 40%, și 2. Sindromul febrei hemoragice cu sindrom renal (HFRS), o boală mai puțin severă, dar totuși potențial letală (aproximativ 1% rată de mortalitate), prevalentă în Europa și Asia.
Virusul Puumala (PUUV) a fost descoperit în 1980 ca principalul agent patogen responsabil pentru HFRS în Europa. Virusul a fost identificat ca provocând simptome severe asemănătoare gripei la indivizii infectați, alături de dureri abdominale intense și insuficiență renală bruscă. În ciuda decadelor de cercetări ulterioare pentru identificarea intervențiilor farmacologice împotriva PUUV, nu au fost încă identificate vaccinuri sau tratamente specifice aprobate de Agenția Europeană pentru Medicamente (EMA) sau de Administrația pentru Alimente și Medicamente (FDA), restricționând intervențiile clinice la gestionarea simptomatică de suport.
Studiul de față a avut ca scop depășirea limitărilor metodologice și computaționale ale încercărilor anterioare de descoperire a medicamentelor antivirale împotriva ortohantavirusurilor, dezvoltând o platformă automată bazată pe microscopie pentru a observa interacțiunea virusului PUUV cu celulele gazdă umane. Datele studiului au fost obținute din biblioteca Drug Repurposing Hub, care cuprinde o colecție extinsă de 5.256 de molecule mici aprobate de FDA, clinice și preclinice. Aceste molecule au fost testate pentru potențialul lor anti-PUUV printr-un proces în două etape, care a implicat inițial celule epiteliale adenocarcinomatoase umane A549 pentru screeningul inițial și, ulterior, celule endoteliale umane din vena ombilicală (HUVEC) pentru validarea moleculelor care au trecut screeningul inițial, replicând astfel tendința reală a virusului de a ataca vasele de sânge umane.
Componenta de automatizare a abordării metodologice a studiului a fost implementată prin incubarea liniilor celulare umane cu moleculele mici selectate („medicamentele”) timp de 6 ore, urmată de adăugarea virusului PUUV viu la o multiplicitate de infecție (MOI) de 3. După 24 de ore, celulele au fost fixate și etichetate prin imunofluorescență cu seruri de pacienți convalescenți pentru a detecta proteinele virale. Simultan, colorantul fluorescent albastru „Hoechst 33342” și „CellTracker” au fost utilizate pentru a colora nucleele celulare și corpurile celulare, respectiv. După colorarea reușită, microscoapele automate de înaltă capacitate au fost folosite pentru a scana plăcile, iar analiza cantitativă (în programul Cell Profiler) a măsurat raportul precis dintre celulele infectate și totalul celulelor viabile.
Platforma de screening primar a studiului (linia celulară A549) a demonstrat o dezvoltare inițială Z-prime de 0,7 și o medie Z-prime de 0,41 pe întreaga scară a screeningului. Această structură a fost validată statistic pentru a detecta schimbările în replicarea virală, tratamentele de control (precum medicamentul antiviral Ribavirin) reducând semnificativ ratele de infecție de bază (p < 0.0001 pentru exemplul furnizat). Încurajator, dintre cele 5.256 de molecule testate în screeningul primar, 151 au fost recunoscute ca medicamente candidate antivirale, fiecare având capacitatea de a reduce rata de infecție de cel puțin 2 ori comparativ cu controalele. Aceste analize au relevat, de asemenea, 23 de candidați provirali (de exemplu, inhibitori ai histonei deacetilazei [HDAC] precum CI994) care au crescut semnificativ (până la 400%) numărul de celule infectate, informând astfel politica viitoare de intervenție PUUV.
Următoarele teste de validare multi-doză au confirmat cu succes 70 dintre primele descoperiri antivirale în ambele sisteme celulare. Dintre aceste antivirale validate, 34 de compuși au demonstrat activitate robustă în ambele tipuri de celule, în timp ce 25 au fost activi în mod specific în celulele pulmonare A549, iar 11 au arătat o preferință pentru celulele vasculare HUVEC. Pentru candidații provirali semnalați, 21 din 23 de descoperiri primare au fost confirmate, demonstrând un efect relevant clinic predominant în linia celulară A549. Aceste 70 de descoperiri antivirale validate au fost găsite a se grupa strâns în mecanisme biologice definitive: 1. Inhibitori ai biosintezei nucleotidelor (de exemplu, acidul micofenolic și blocanții de dehidrogenază monofosfat de inozină [IMPDH]), 2. Inhibitori ai căii rapamicinei (mTOR) și ai proteinei de șoc termic (HSP90), și 3. Antibiotice beta-lactamice (de exemplu, cefodizim).
Acest studiu de repurposing al medicamentelor reprezintă o etapă importantă și oferă cunoștințele științifice necesare pentru a tranziționa cercetarea asupra hantavirusului de la o explorare îngustă, bazată pe ipoteze, la o schiță sistematică a dependențelor gazdă-virus. Descoperirea proprietăților antivirale ale antibioticelor beta-lactamice introduce o abordare terapeutică neașteptată și cu toxicitate scăzută. În viitor, acești 70 de candidați pregătiți clinic oferă o cale prioritară imediată pentru validarea în modele animale, apropiind știința de primul tratament autorizat pentru această amenințare globală neglijată.
