《Cell Rep: 抗病毒药物筛选揭示DNA损伤修复抑制剂的抵抗SARS-CoV-2感染的能力》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-04-12
  • SARS-CoV-2传播引发的COVID-19疫情已经成为全球性的公共健康危机,因此,寻找能够抑制病毒感染能力的药物也成为了亟待解决的问题。在最近发表在《Cell Reports》杂志上的研究中,来自美国加州洛杉矶分校的Vaithilingaraja Arumugaswami团队通过高通量的药物筛选系统,从430中蛋白质激酶抑制剂中筛选得到了34个候选物,这些分子能够有效抑制SARS-CoV-2在人上皮细胞中的传播。

    在该研究中,作者首先建立了SARS-CoV-2感染性细胞培养系统和基于Vero E6细胞的病毒学检测方法。 SARS-CoV-2分离株USA-WA1 / 2020来自于美国NIAID。SARS-CoV-2在Vero E6细胞中传代,之后将病毒储备液保存在-80°C。通过中值组织培养物感染剂量(TCID50)方法,作者检测了Vero E6细胞中的病毒滴度。

    在感染SARS-CoV-2的细胞中,作者观察到了明显的细胞病变效应(CPE),表明病毒复制和相关的细胞损伤的发生。感染后48小时(hpi),作者使用SARS-CoV-2刺突蛋白(S)抗体免疫荧光分析(IFA)手段检测了病毒感染的程度。作为一项验证性实验,作者还证明了已知的抑制剂羟氯喹(HQ),IFN-β,IFN-α和EIDD-2801(molnupiravir)等均能够有效阻断SARS-CoV-2的感染。基于上述结果,作者将该平台用于后续的药物筛选研究。

    为了评估细胞蛋白激酶抑制剂的抗病毒特性,作者选择了一个药物库来进行中等通量的初级药物筛选,该化合物库广泛覆盖了430种激酶抑制剂,且筛选化合物具有很强的抗病毒活性且低毒性水平。该库中涵盖518种人类蛋白激酶,其中478种激酶属于通一个超家族。由于药用局限性,作者筛选了正在临床研究中接受测试的激酶抑制剂,从而获得了430种化合物。

    之后,作者将不同药物分子配制成DMSO溶液,并以2x浓度(最终药物浓度,250 nM)铺入培养基中,进而将含有化合物的培养基添加到Vero E6细胞中,然后以0.1的感染复数(MOI)加入SARS-CoV-2。在37°C,5%CO2下孵育48小时后,作者对病毒CPE进行成像分析并且进行了信号通路分析。实验结果结合数据库分析结果显示,候选化合物影响了包括 mTOR,AKT,PI3K,SRC,ABL和ATR等在内的信号途径,例如mTOR-PI3K-AKT,ABL-BCR / MAPK和DNA损伤反应(DDR),表明这些抗病毒药物的特殊性质。

    作者根据候选物的抗SARS-CoV-2活性快速确定最有前途的化合物并对其进行优先级排序,第一次筛选得到了34种化合物。在Vero E6细胞中,化合物berzosertib(M6620),torin2和vistusertib(AZD2014)在半最大抑制浓度(IC50)均低于25 nM时表现出明显的抗病毒活性,而尼罗替尼,NVP-BHG712,VPS34-INI,URMC-099和YM201636的IC50范围在50到125 nM之间。核苷类似物,如瑞姆昔韦,EIDD-2801(molnupiravir)和利巴韦林等可抑制病毒RdRp酶,并且还可能在病毒基因组复制过程中引发编辑错误。二次筛选证实了这些激酶抑制剂的抗病毒活性以及在病毒感染后被激活。此外,作者发现几种抗病毒化合物能够靶向mTOR-PI3K-AKT途径,包括dactolisib,AZD2014和torin2。

    此外,作者发现Berzosertib在多种细胞类型中均表现出针对SARS-CoV-2的有效抗病毒活性,其作用机制是其能够在病毒进入细胞后阻止复制过程。 Berzosertib也抑制SARS-CoV-1和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)的复制。综上,作者的研究强调了使用有前途的激酶抑制剂,以限制SARS-CoV-2的复制作为宿主导向的治疗方法,并提供了宿主-病原体相互作用的重要机制。

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