Почему так сложно найти подходящее лекарство от коронавируса? Как действуют противовирусные препараты? На вопросы о поиске химиотерапевтических средств ответила ведущий научный сотрудник лаборатории фармакологически активных веществ Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН доктор химических наук Ольга Ивановна Яровая.
Существуют два направления борьбы с вирусными заболеваниями человека. Первый — предупреждение: вакцинация и карантинные меры. Второй — лечение, к которому относится специфическая противовирусная терапия, то есть соединения, активные непосредственно против определенного вируса, а также сопровождающая терапия — лечение осложнений, вызванных вирусной инфекцией.
Специфическая противовирусная терапия: почему важно использовать этот тип лечения?
В начале заражения вирусная нагрузка на организм максимальная в течение нескольких дней. Когда вирус попадает в наш организм, вызванные им осложнения могут появляться не сразу. В случае коронавируса они возникают примерно с шестого-девятого дня и протекают по-разному. Есть пациенты, у которых болезнь проходит бессимптомно, а есть те, кто переносит ее весьма тяжело. Использование специфических противовирусных препаратов с самого начала инфицирования может позволить снизить вирусную нагрузку на организм. За счет этого осложнений становится меньше.
Способы воздействия на SARS-CoV-2: какие есть сложности?
Каждый этап жизненного цикла вируса может стать мишенью для химиотерапевтических средств.Можно ингибировать (снижать скорость химических реакций или подавлять их) поверхностный белок вируса, а также ингибировать каждую из стадий вирусной репликации внутри клетки. Помимо этого есть возможность влиять непосредственно на организм человека: блокировать ферменты клетки, которые отвечают за проникновение вируса.
«С моей точки зрения, это не самый удачный путь, потому как клеточные ферменты задействованы во многих важных биологических процессах», — говорит Ольга Яровая.
Существуют три этапа поиска новых противовирусных агентов: insilico (компьютерное моделирование),invitro, invivo. При исследовании специфических агентов, активных в отношении SARS-CoV-2, проблемы возникают на каждом этапе пути. Например, на этапе insilicoне всегда есть возможность провести молекулярное моделирование и понять, какие молекулы должны работать, так как не для всех белков, важных для репликации вируса, есть кристаллографические базы данных. Либо, если эти данные имеются, непонятно, в каком именно месте белковой единицы может находиться актуальный сайт связывания. Иными словами, для того, чтобы найти то место, где происходит докинг (стыковка) новых молекул, необходимо пересматривать полностью большую белковую единицу. При этапе invitroтоже свои сложности. Так, для того, чтобы работать с SARS-CoV-2, необходим высокий уровень безопасности — BSL-3.
«На данный момент официально аккредитованных лабораторий, которые могли бы проводить исследования, в нашей стране крайне мало», — объясняет Ольга Яровая.
Совсем необязательно изучать непосредственно инфекционный вирус, можно брать его модели. Для этого существуют псевдовирусные системы, позволяющие создать безопасную вирусную единицу. На ее поверхности будет содержаться, например, SpikeGlycoprotein (S). Это позволяет ученым тестировать различные химические соединения и искать агенты, специфически активные непосредственно на этот поверхностный белок вируса. Кроме этого, можно создать тест-системы, в которых будут важные в SARS-CoV-2 белковые единицы, и тестировать вещества непосредственно на этой ферментной системе. После этого можно переходить к исследованиям invivo. В данном случае опять возникают свои сложности, потому что животных моделей, которые адекватно бы показывали эффективность изучения коронавируса не так много.
«Для изучения SARS-CoV-2 нужно использовать генномодифицированных мышей, — говорит исследователь. — К тому же в качестве модели обращаются к другим животным: сирийским хомячкам и макакам-резусам».
После этих этапов необходимы клинические исследования, которые как минимум должны пройти три фазы. Первая отвечает исключительно за безопасность, но не отвечает за специфическую активность. Вторая дает информацию о том, эффективен ли препарат и какие у него есть побочные эффекты. Во время третьей фазы становится ясно, насколько хорошо действует это лекарство в сравнении с другими существующими средствами.
Химиотерапевтические средства, которые используются или использовались при коронавирусе
Когда началась эпидемия, в первую очередь ученые стали заниматься перепрофилированием — поиском уже допущенных к терапии средств, которые могут проявлять активность в отношении SARS-CoV-2. На сегодняшний момент существует множество научных исследований, посвященных изучению химических соединений, теоретически специфичных к вирусу.
Хлорохин и гидроксихлорохин (Chloroquine и Hydroxychloroquine)
Механизм хлорохина, возможно, заключается в том, что он блокирует вирусы на стадии раскрытия эндосом, которые обеспечивают перенос макромолекул с поверхности клетки в лизосомы. Изначально в Китае заявили, что для лечения коронавирусной инфекции используют хлорохин и гидроксихлорохин. Только после начала применения этого вещества китайцами FDA (Foodand Drug Administration, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов — агентство Министерства здравоохранения и социальных служб США. — Прим. ред.) разрешает использовать хлорохин и гидроксихлорохин для лечения вируса нового типа. Уже в апреле соединение появляется в списке лекарств, рекомендованных российским Минздравом. В нашей стране за первые пять месяцев 2019 годабыло продано 92 000 упаковок препаратов, содержащих гидроксихлорохин.
Одновременно хлорохин изучается в разных частях мира, проводятся клинические исследования, выходят серии публикаций. Было показано, что достоверного эффекта от применения хлорохина или гидрокисхлорохина при лечении коронавирусной инфекции нет. Однако на данный момент накопилось достаточно данных о неэффективности гидроксихлорохина как в профилактике, так и в лечении COVID-19. На основании полученных данных временное разрешение на применение гидроксихлорохина было отозвано американским национальным регулятором (FDA).
В результате 4 июля Всемирная организация здравоохранения прекратила исследование этого препарата в своем международном проекте SOLIDARITY. Таким образом, сомнительная эффективность гидроксихлорохина и риски, связанные с его применением (особенно в сочетании с азитромицином), заставляют переоценить его место в национальных рекомендациях применения гидроксихлорохина для профилактики и лечения COVID-19 как в амбулаторном, так и стационарном режимах лечения. Этот же принцип касается хлорохина и мефлохина.
Лопинавир и ритонавир (Lopinavir и Ritonavir)
Это комбинированный противовирусный препарат, который перорально используют для лечения ВИЧ. Он был изучен на разных линиях клеток и проявлял определенную активность в отношении SARS-CoV-2. Тем не менее можно сказать, что эффективность этих двух соединений в отношении коронавируса не доказана.
Фавипиравир (Favipiravir)
Фавипиравир является новым противовирусным низкомолекулярным соединением. Из-за своей активности против широкого спектра семейств РНК-содержащих вирусов (все штаммы вирусов гриппа А, В, С,аренавирус, буньявирус, флавивирус, альфавирус, норовирус,1 вирусы Зика, Усуту2 и Эбола3), общейхорошей переносимости у людей и высокого барьера кразвитию устойчивости фавипиравир имеет перспективы применения в мировоймедицинской практике.Фавипиравир — это пролекарство, то есть в организме он претерпевает изменения и превращается в активную форму рибонуклеозидтрифосфатфавипиравира.
В тоже время в современной литературе есть работы, в которых описано тератогенное действие (нарушение эмбрионального развитияс возникновением морфологических аномалий и пороков развития. — Прим. ред.) этого препарата. Данный препарат был разработан в Японии и допущен в качестве дополнительно средства для лечения опасных форм гриппа.
«На текущий момент российские фармацевтические компании научились синтезировать фавипиравир и назвали его “Авифовир”. Подразумевается, что это новый эффективный способ лечения в отношении коронавируса. Однако его эффективность на данный момент не подтверждена», — говорит Ольга Яровая.
Ремдесивир (Remdesivir)
Ремдесивир является противовирусным препаратом, который ингибирует РНК-зависимую РНК-полимеразу — фермент, необходимый для репликации ряда РНК-вирусов. Противовирусная активность есть не у самого ремдесивира, а у нуклеотидного трифосфата, то естьэто вещество тоже относится к пролекарствам. По данным исследований invitro можно сказать, что ремдесивиробладает высокой эффективностью на клетках печени и легких. Также по результатам исследования, в котором использовали макак-резусов, видно, что вирусная нагрузка на легкие животных, принимающих ремдесивир, действительно снижается. Существует множество публикаций о клинических исследованиях препарата.
«У него есть реальный шанс быть лекарством в отношении коронавируса. Однако есть и плохая новость — в России он не аккредитован, и купить его крайне сложно. Сама стоимость препарата очень высока», — говорит исследователь.
Поиск новых агентов
Новых агентов, которые были бы эффективными в отношении коронавируса,немного, но всё же они появляются. Это молекулы, которые изучались и изучаются сейчас. Возможно, у них есть шанс стать лекарством. Например, препараты Apilimod и Aloxistatin (синтетический аналог природного соединения), у которых достаточно неплохая эффективностьinvitro. Противораковоесредство Camostat и природный алкалоид Emetine тоже активны в отношении SARS-CoV-2. Однако сам по себе Emetine токсичен и вызывает значительное количество негативных эффектов в организме.
«Наш коллектив исследователей под руководством члена-корреспондента РАН Наримана Фаридовича Салахутдинова получил грант Российского фонда фундаментальных исследований на поиск новых ингибиторов SARS-Сov-2. Это реально — найти низкомолекулярные вещества, которые были бы эффективны на ранней стадии заражения, а при их широком использовании снижалась бы патогенность вируса. Нам необходимо доступное эффективное противовирусное средство. Без поиска эффективной химиотерапии человечество точно не справится», — утверждает Ольга Яровая.
Анастасия Федотова
Источники
Ученые рассказали о современных исследованиях препаратов против SARS-CoV-2
- Наука в Сибири (sbras.info), 28/07/2020
Ученые рассказали о современных исследованиях препаратов против SARS-CoV-2
- Новости сибирской науки (www.sib-science.info), 28/07/2020