Identifikacija metaboličkih putova induciranih virusom SARS-CoV-2 otkriva moguće strategije u prenamjeni lijekova

Znanstvenici su identificirali proteine i metaboličke puteve koji su inducirani virusom SARS-CoV-2 i ispitali funkcioniranje puteva u prisutnosti odobrenih lijekova. Ovom je analizom identificirano 200 lijekova za koje se predviđa da ciljaju putove na koje utječe infekcija virusom SARS-CoV-2, od kojih je 40 već u kliničkim ispitivanjima protiv bolesti COVID-19, što svjedoči o ispravnosti pristupa u istraživanju. Korištenjem umjetne neuronske mreže djelovanje ovih 200 lijekova je klasificirano na devet različitih putova u sklopu dva sveobuhvatna mehanizma djelovanja: djelovanje na replikaciju virusa (126) i na imunološki odgovor (74). Pokazalo se da dva lijeka (proguanil i sulfasalazin) inhibiraju replikaciju virusa SARS-CoV-2 u staničnim testovima.

Kako bi utvrdili mehanizam razvoja bolesti COVID-19 koja se javlja uslijed infekcije virusom SARS-CoV-2, znanstvenici su poduzeli sveobuhvatnu analizu proteinskih putova bitnih u razvoju bolesti COVID-19, koristeći računalne pristup za integraciju podataka i izgradnju proteinskih mreža.
U okviru mreža međusobno interagirajućih proteina, proteini koji su centralni u okviru metaboličkog puta poželjni su kao mete za lijekove jer mogu imati veći utjecaj na funkcionalnost cijelog puta. Kako bi identificirali ključne proteine i putove u okviru COVID-19 bolesti, primijenjeno je više različitih algoritama. Nakon što su identificirani bitni proteini, prikupljeno je 1917 odobrenih lijekova iz javno dostupnih baza podataka [ChEMBL i DrugBank]. Virtualnim screeningom identificirano je 200 lijekova za koje se pretpostavlja da ciljaju na ključne proteine proteinske mreže inducirane virusom SARS-CoV-2.
Zatim su pokušali identificirati na koji točno protein unutar proteinske mreže inducirane virusom SARS-CoV-2 cilja svaki od 200 lijekova. Otkriveno je da od ukupno 1573 proteina na koje cilja ovih 200 lijekova, na većinu (66%) od njih cilja jedan lijek, dok na 30 proteina (0,19%) cilja najmanje osam ili više lijekova. Zatim je pokazano da su ovih 30 proteina povezani sa sintezom nikotinamid adenin dinukleotid fosfata (NADP+) i dušikovog oksida (NO). Budući da je NO važan za životni ciklus virusa i budući da NADP+ utječe na proizvodnju NO, ovo pruža uvid u potencijalni mehanizam kojim ovi lijekovi mogu utjecati na virusnu infekciju.

U sljedećoj fazi istraživanja, u staničnim testovima potvrđeno je kako pet lijekova (ademetionin, alogliptin, flucitozin, proguanil i sulfasalazin) imaju dobre sigurnosne profile za uporabu. Kako bi se procijenio je li ovih pet lijekova sposobno smanjiti infekciju virusom SARS-CoV-2, izvršen je početni pregled korištenjem stanične linije majmuna Vero E6, gdje je primijećeno da su dva od pet lijekova, proguanil i sulfasalazin, pokazala značajna antivirusna djelovanja bez uočljive citotoksičnosti. Zatim su ova dva lijeka provjerena i na ljudskoj staničnoj liniji Calu-3 (uz Vero E6 stanice). Tretiranje stanica Vero E6 i Calu-3 s proguanilom i sulfasalazinom pokazalo je snažne anti-SARS-CoV-2 učinke. Također je pokazano daa je učinkovita koncentracija sulfasalazina usporediva s maksimalnim koncentracijama u plazmi koje se rutinski primjenjuju u bolesnika s reumatoidnim artritisom ili upalnom bolesti crijeva.

Kako bi se dalje ispitao utjecaj ova dva lijeka na virus SARS-CoV-2, ispitana je aktivnost nedavno identificiranih unutarstaničnih putova koji su izravno povezani sa SARS-CoV-2 infekcijom i proizvodnjom citokina. Liječenje proguanilom ili sulfasalazinom značajno je smanjilo fosforilaciju MAPKAPK2 (p-MK2 i T334), važne komponente signalnog puta p38/mitogenom aktivirane protein kinaze (MAPK), za koji se pokazalo da se aktivira uslijed infekcije virusom SARS-CoV-2 te stimulira citokinski odgovor.