Разработка de novo пикомолярных ингибиторов минипротеинов SARS-CoV-2

Интересную работу представили исследователи из Вашингтонского университета. Они разработали ингибиторы, которые блокируют взаимодействие между #SARSCoV2 и рецептором клеток человека ACE2, открывая путь для терапевтических средств, которые можно было бы доставить легче, чем антитела.

Нацеливание на взаимодействие между белком SARS-CoV-2 Spike и рецептором ACE2 человека является многообещающей терапевтической стратегией. Мы разработали ингибиторы с использованием двух подходов к разработке de novo. Сгенерированные компьютером каркасы были либо построены вокруг спирали ACE2, которая взаимодействует с доменом связывания рецептора Spike (RBD), либо состыкована с RBD для идентификации новых способов связывания и их аминокислотных последовательностей, предназначенных для оптимизации связывания, фолдинга и стабильности мишени. Десять конструкций связывали RBD с аффинностью в диапазоне от 100 пМ до 10 нМ и блокировали инфекцию ARS-CoV-2 клеток Vero E6 со значениями IC 50 между 24 пМ и 35 нМ; Наиболее эффективными с новыми способами связывания являются белки с 56 и 64 остатками (IC 50 ~ 0,16 нг / мл). Структуры этих мини-связок в комплексе с тримером эктодомена шипа SARS-CoV-2 со всеми тремя связанными RBD практически идентичны расчетным моделям. Эти сверхстабильные мини-связки служат отправной точкой для лечения SARS-CoV-2.

Мини-связки, разработанные в этой работе, имеют потенциальные преимущества перед антителами в качестве потенциальных терапевтических средств. Вместе они охватывают ряд способов связывания, и в сочетании вирусная мутационная утечка была бы весьма маловероятной (фиг. S1 и S14 и таблица S1). Сохранение активности после продолжительного времени при повышенных температурах предполагает, что им не потребуется цепочка поставок с регулируемой температурой. Конструкции в 20 раз меньше, чем полная молекула антитела, и, следовательно, при равной массе имеют в 20 раз больше потенциальных нейтрализующих сайтов, что увеличивает потенциальную эффективность лекарственного средства, вводимого местно. Стоимость товаров и возможность масштабирования до очень высокой продукции должны быть ниже для гораздо более простых минипротеинов, которые, в отличие от антител, не требуют экспрессии в клетках млекопитающих для правильной укладки. Небольшой размер и высокая стабильность должны также сделать их пригодными для приготовления в виде геля для назального применения и для прямой доставки в дыхательную систему путем распыления или в виде сухого порошка. В ближайшие месяцы мы будем изучать альтернативные пути доставки, поскольку мы стремимся превратить высокоэффективные нейтрализующие белки в терапевтические и профилактические средства против SARS-Cov2. Иммуногенность является потенциальной проблемой для любой чужеродной молекулы, но для ранее охарактеризованных небольших белков, созданных de novo, не наблюдалось иммунного ответа или наблюдалось его отсутствие.
Выбор времени имеет решающее значение во время вспышки пандемии: необходимы эффективные терапевтические средства в кратчайшие сроки. Мы начали разрабатывать мини-линзы в январе 2020 года на основе модели Rosetta структуры SARS-CoV-2 Spike и перешли на кристаллические структуры, как только они стали доступны ( 4 , 15 - 17). К концу мая 2020 года мы определили очень сильные нейтрализаторы инфекционного вируса; в это же время был идентифицирован ряд нейтрализующих моноклональных антител. Мы считаем, что при постоянном развитии вычислительный подход к проектированию может стать намного быстрее. Во-первых, поскольку методы предсказания структуры продолжают повышать точность, подходящие для проектирования целевые модели могут быть созданы в течение дня после определения последовательности генома нового патогена. Во-вторых, с постоянным совершенствованием методов вычислительного проектирования должна появиться возможность упростить описанный здесь рабочий процесс, который потребовал проверки больших наборов вычислительных схем с последующей экспериментальной оптимизацией для выявления очень высокоаффинных связующих. 

Продолжение: https://www.facebook.com/veniamin.zaycev/posts/4134751789892882