Вчені поліпшили альфа-кетоаміди, які порушують діяльність головної протеази вірусу SARS-CoV-2. Для цього отримали кристалічну структуру вірусного білка і його комплексу з інгібітором. Нові речовини довше живуть у клітинах людини, а тестування на мишах показало, що препарат потрапляє в легені і затримується в них. Інгаляції альфа-кетоамідів не викликали побічних ефектів і на основі цих речовин можна розробляти ліки від нового вірусу. Стаття опублікована в журналі.
Коронавірус, який призвів до пандемії захворювання COVID-19, отримав назву SARS-CoV-2. Справа в тому, що новий вірус схожий на порушника атипової пневмонії SARS-CoV, який викликав епідемію в 2003 році. Ні за час того спалаху, ні після нього не було доведено до клінічних випробувань ліки, які б руйнували вірус, а в 2020 році людство знову зіткнулося з необхідністю придумати лікування.
Для створення речовини, яка пригнічує діяльність вірусу, необхідно визначити мішень - молекулу і її ділянку, яку ліки могли б атакувати. У коронавірусів добре вивчена головна протеаза - цей білок розщеплює довгі амінокислотні ланцюжки на більш короткі шматки, з яких потім виходять вірусні білки. Якщо заблокувати роботу головної протеази, то вірус не зможе виробляти нові білки, а значить, і розмножуватися. Власні протеази людини розрізають інші амінокислотні послідовності, тому інгібітор вірусного білка не порушить їхню роботу, і ліки не будуть токсичними.
Ще до лютого 2020 року група вчених створила серію альфа-кетоамідів, які інгібували головні протеази коронавірусів різних пологів. Тепер же вчені з Німеччини та Китаю під керівництвом Ліньлінь Чзана (Linlin Zhang) з Університету Любека збільшили життєздатність цих молекул у людських клітинах. Для цього змінили структуру речовини, перемістивши важливі ділянки молекули в положення, в якому вони будуть недоступні для клітинних протеаз, і збільшивши розчинність кетоамідів.
Потім дослідники визначили тривимірну кристалічну структуру головної протеази SARS-CoV-2, щоб перевірити, наскільки новий альфа-кетоамід просторово сумісний зі своєю мішенню. Молекулу модифікували так, щоб специфічне інгібування коронавірусів SARS виявилося максимальним при найбільшій тривалості життя речовини в клітці.
Отриману речовину протестували на чистій рекомбінантній головній протеазі, на комплексі реплікації-транскрипції SARS-CoV, а також на культурі інфікованих новим вірусом людських клітин. Нарешті, вчені визначили фармакокинетичні властивості отриманих молекул на культурі клітин людини і мишах. Речовину вводили підшкірно з розрахунку три міліграми на кілограм.
Період напіввідання альфа-кетоаміду вдалося збільшити втричі, а розчинність - у 19 разів порівняно з попереднім аналогом, але ефективність інгібування головної протеази знизилася в кілька разів. Після того, як препарат вводили мишам підшкірно, час утримання речовини в організмі склав в середньому 2,7 години, а час напіввиведення з плазми - 1,8 години.
Автори роботи помітили, що речовина проникала в легені і затримувалася в них. Препарат ввели мишам за допомогою інгаляції - таким чином, ліки проникали безпосередньо в легені, які вражає COVID-19. Інгаляція кетоамідів не викликала у тварин побічних ефектів.