SARS의 신속한 저항 프로파일링

npj 항균제 및 내성 1권, 기사 번호: 9(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

nirmatrelvir(Paxlovid)에 대한 내성은 여러 그룹에서 나타났으며 임상 SARS-CoV-2 분리주에 이미 존재할 수 있습니다. 여기에서는 강력한 세포 기반 분석을 사용하여 SARS-CoV-2 주요 프로테아제(Mpro) 변종 패널에 대한 nirmatrelvir, ensitrelvir 및 FB2001의 상대적 효능을 결정합니다. 결과는 이들 세 가지 약물이 적어도 부분적으로 뚜렷한 내성 돌연변이 프로파일을 갖고 있으며 후자의 화합물이 Paxlovid 내성의 일부 사례에서 효과적일 수 있고 그 반대의 경우에도 효과적일 가능성을 높인다는 것을 보여줍니다.

SARS-CoV-2/COVID-19에 맞서기 위해서는 항바이러스제가 필요하며, 특히 바이러스 진화를 따라잡는 데 필요한 반복적인 예방 접종 강화에 대한 관심이 줄어들고 있습니다. SARS-CoV-2의 주요 프로테아제(Mpro)는 바이러스 복제에 필수적이며, 따라서 경구 투여 항바이러스제인 Paxlovid(활성 성분: nirmatrelvir, 그림 1a)에서 입증된 바와 같이 입증된 치료 표적입니다. 그러나 다른 바이러스1를 치료하기 위해 개발된 약물과 1세대 SARS-CoV-2 백신의 경우, 니마트렐비르에 저항하는 변종이 나타날 가능성이 높습니다. 실제로, 최근 여러 연구에서 다양한 후보 니마트렐비르 내성 돌연변이가 설명되었습니다2,3,4,5,6,7,8,9. 따라서, 다양한 저항 메커니즘을 갖춘 차세대 Mpro 억제제를 개발하는 동시에 후보 저항 돌연변이의 잠재적 영향을 신속하게 평가할 수 있는 강력한 시스템을 개발하는 것이 상당히 시급합니다. 각각 경구 및 정맥 투여되는 두 가지 추가 Mpro 억제제인 ​​Ensitrelvir(Xocova)와 FB2001(Bofutrelvir)이 현재 임상 시험에서 평가되고 있습니다10,11(그림 1a). Ensitrelvir는 일본에서도 EUA를 받았습니다(https://www.shionogi.com/global/en/news/2022/11/e20221122.html). 그러나 nirmatrelvir 내성 Mpro 변종에 대한 이들 약물 후보의 효능은 아직 완전히 평가되지 않았습니다.

a nirmatrelvir(PDB:7SI9), ensitrelvir(PDB:7VU6) 또는 FB2001(PDB:6LZE)과 복합체를 이루는 SARS-CoV-2 Mpro의 공결정 구조(각 이미지 아래에 표시된 화학 구조). T304I뿐만 아니라 표지된 잔류물도 패널 B에서 테스트됩니다. b 293T 세포에서 살아있는 세포 신호 획득 분석을 사용하여 표시된 돌연변이에 대해 WT에 비해 IC50의 변화 배수.

우리는 최근 Mpro 억제의 손쉬운 정량화를 위한 신호 이득 시스템을 개발했으며 이를 진화 및 구조 기반 접근법과 함께 사용하여 후보 nirmatrelvir 및 ensitrelvir 저항 돌연변이를 특성화했습니다2. 이 시스템은 Src 키나제의 N 말단 미리스토일화 도메인과 반딧불이 루시퍼라제12에 융합된 C 말단 HIV-1 Tat가 있는 SARS-CoV-2 Mpro를 코딩하는 단일 플라스미드로 구성됩니다(보충 그림 1의 도식). 1a). 이 시스템에서 촉매 활성 Mpro의 과발현은 RNA 중합효소 II 의존성 유전자 발현에 필요한 적어도 하나를 포함하여 여러 세포 기질의 절단을 초래하며, 이는 유전적 불활성화 또는 화학적 억제에 의해 복원될 수 있는 낮은 루시퍼라제 신호를 초래합니다2,12 .

여기에서 이 시스템은 우리 그룹과 다른 그룹2,3,4,5,6,7,8,9의 최근 연구를 기반으로 Mpro 단일 및 이중 돌연변이의 확장된 패널을 검사하고 니마트렐비르의 효능에 미치는 영향을 확인하는 데 사용됩니다. ensitrelvir 및 FB2001 (그림 1b의 결과 히트 맵, 표 1의 특정 참고 자료 및 정량 요약, 보충 그림 1b의 대표적인 용량 반응). T21I, L50F, P252L 및 T304I를 포함하여 연속 계대 배양 중에 선택된 여러 단일 아미노산 치환 돌연변이3,5,6,7는 우리 분석에서 nirmatrelvir, ensitrelvir 또는 FB2001에 대해 최소한의 저항성을 나타냅니다. 대조적으로, 엔시트렐비르에 대한 선택적 저항성은 M49I 및 M49L에 의해 부여되고, 니마트렐비르에 대한 선택적 저항성은 A173V에 의해 부여됩니다(표 1에서 회색으로 강조 표시됨). ΔP168은 모든 억제제에 대해 유사한 내성을 유도하고, A173V와 병용 시 니마트렐비르에 대한 시너지 내성을 유도합니다. S144A와 L167F는 엔시트렐비르에 대해 가장 큰 내성을 보이고, 니마트렐비르에 대해서는 중간 정도의 내성을 보이며, FB2001에 대해서는 더 낮은 내성을 보인다. M49L은 S144A와 결합하여 엔시트렐비르에 대해 매우 높은 내성을 나타내고, 니마트렐비르에 대해서는 중간 정도의 내성을 나타내며, FB2001에는 기본적으로 내성이 없습니다. 유사한 광범위 내성을 유발하는 E166A 및 L50F/E166A와 달리 E166V 및 L50F/E166V는 nirmatrelvir에 대해 매우 높은 내성, ensitrelvir에 대해 중간 내성, FB2001에 대해 상당히 낮은 내성을 나타냅니다.