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Nsp15をターゲットにした:新しい抗ウイルス治療法

研究がEPB-113の免疫反応を通じてコロナウイルスに対抗する可能性を示してるよ。

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抗ウイルス治療におけるNs抗ウイルス治療におけるNsp15標的化コロナウイルスに対して期待できる。EPB-113は、免疫反応を高めることで
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COVID-19が広がってから、SARS-CoV-2ウイルスによって、何百万もの感染や死亡が発生したよね。ワクチンはウイルスの広がりを抑えるのに大きな役割を果たしてきたけど、一時的な免疫しか提供しないんだ。ウイルスが変異を続けているから、毎年のワクチン接種が推奨されてる。特に健康状態が悪い人、特に高齢者や免疫力が低い人はCOVID-19による深刻な合併症のリスクが高い。軽度から中等度のCOVID-19の患者で重症化するリスクがある場合は、抗ウイルス薬が推奨される。主に使われる抗ウイルス薬は2つで、1つはウイルスの主要プロテアーゼをターゲットにするリトナビル強化ニルマトレルビル、もう1つはウイルスのRNAポリメラーゼを抑制するレムデシビルだ。

新しい変異株や異なるコロナウイルスによる将来のアウトブレイクに備えるために、新しい抗ウイルス薬を探す必要があるんだ。研究者たちは、ウイルスがRNAを複製するための機構の一部であるnsp15という特定のタンパク質に注目している。このタンパク質はウイルスが体の免疫応答を逃れるのを助ける機能があって、ウイルスが検出されずに複製できるようにしている。nsp15はすべてのコロナウイルスに存在し、ウイルスのRNA管理に重要な役割を果たしている。

Nsp15の役割

nsp15はウイルスがRNAを管理し、体の免疫系に検出されないようにするための特定の機能を持っている。特定の場所でRNAを切ることができて、ウイルスRNAの合成を調整したり、体の免疫センサーを警告するような二本鎖RNAの蓄積を防いだりする。研究によると、nsp15が不活性または欠損になると、ウイルスはあまり害がなくなり、複製能力が低下することがわかっている。nsp15とその抗ウイルス薬のターゲットとしての可能性について研究が行われている。

研究者たちは、nsp15を抑制できるいくつかの化合物を見つけた。その一つがEPB-113で、以前の研究に基づいて作られた。この化合物は別のコロナウイルス(HCoV-229E)に対して強い活性を示し、低毒性であることが特徴だった。ウイルスがnsp15タンパク質を変化させることでEPB-113に耐性を示すことが発見されたことで、研究者たちはさらに調査を進めた。

EPB-113とその効果の理解

EPB-113は人に影響を与えるコロナウイルスであるHCoV-229Eの強力な抑制剤として特定された。これはnsp15に結合してその機能に影響を与える。nsp15が自然な変異またはEPB-113の作用によって変わると、ウイルスは効果的に複製するのに苦労することがわかった。研究では、EPB-113に耐性を持つウイルスがnsp15タンパク質に特定の変異を持っていることが確認され、化合物とタンパク質の機能との関連がさらに確認された。

EPB-113がnsp15を変えることで機能するという考えは重要だよ。抗ウイルスアプローチの中にはウイルスの機能を完全に抑制することに焦点を当てるものもあるけど、EPB-113はnsp15を変えることでウイルスを弱めつつ、体の免疫系からの応答を促すことができるみたい。つまり、EPB-113は単なる直接的な抗ウイルス剤としてだけじゃなく、免疫応答を強化することでも効果的である可能性がある。

免疫応答への影響

直接的な抗ウイルス効果に加えて、EPB-113はウイルスに対する免疫応答を引き上げるようだ。これは特に重要で、免疫系が効果的に応答できるかどうかが感染の結果を決めることがあるからね。研究者たちがEPB-113が免疫応答にどのように影響するかを調べたところ、インターフェロンの生成を促進することがわかった。インターフェロンはウイルス感染に対する免疫応答において重要な役割を果たすタンパク質だ。

インターフェロンは近くの細胞に信号を送り、防御を強化するように働く。EPB-113はインターフェロンのレベルを引き上げることで、免疫系がコロナウイルスをより効果的に認識し応答できるように助ける。この抗ウイルス剤としての作用と免疫応答を高める作用の二重の働きにより、EPB-113は他の治療法よりも優位性を持つかもしれない。

異なる細胞タイプに対するEPB-113のテスト

EPB-113の効果を確認するために、さまざまな人間の細胞タイプでテストが行われた。それは人間の肺細胞で効果を示し、ウイルス量を大幅に減少させることができた。しかし、人間の免疫細胞(マクロファージ)では、さらに強力な抗ウイルス効果が見られ、インターフェロンの生成が増加した。

研究では、EPB-113の適用のタイミングが非常に重要であることが示された。ウイルスが複製を始めた後に適用された場合、この化合物は免疫応答を高める効果がより顕著で、早期治療がベストな結果を得るために重要かもしれないことを示唆している。

耐性パターンの調査

多くの抗ウイルス薬と同様に、ウイルスが耐性を獲得する可能性は懸念される。EPB-113の研究では、ウイルスがその効果を逃れるための変異が特定された。これらの変異はnsp15の触媒コアに影響を与え、その機能に不可欠だ。ウイルスは変異を起こして耐性を持つことができても、効果的に複製する能力を犠牲にすることが多い。

耐性のあるウイルスと野生型のウイルスを比較したところ、耐性株は特定の細胞タイプで複製能力が低下していることがわかった。これはウイルスがしばしば直面するトレードオフを強調している。抗ウイルス薬から逃れる方法を開発できても、それらの変化が全体的な効果を低下させることがあるんだ。

抗ウイルス開発への広範な影響

EPB-113の研究から得られた知見は、抗ウイルス薬の開発に広範な影響を与える。ウイルスの機能を完全に抑制することに重点を置くのではなく、ウイルスタンパク質を変えることで免疫応答を強化しながら、ウイルスの複製を減少させる化合物を見つけることに利点があるかもしれない。

これは、さまざまな化合物がウイルスタンパク質とどのように相互作用し、その機能に影響を与えるかについての新しい研究や開発の道を開く。nsp15をターゲットにする考え方は、SARS-CoV-2だけでなく、他のコロナウイルスやウイルスの複製を制御する新しい戦略につながる可能性がある。

結論

要するに、EPB-113は複製と免疫回避において重要な役割を果たすウイルスタンパク質nsp15をターゲットにすることで、抗ウイルス治療への有望なアプローチを示している。その直接的な抗ウイルス効果に加え、免疫応答を高める能力が、従来の抗ウイルス薬とは一線を画す要因だ。コロナウイルスとの相互作用に関するこの化合物のさらなる研究が進めば、進化するウイルスがもたらす挑戦への新たな抗ウイルス戦略を開くかもしれない。この結果は、ウイルスの機能を直接抑制することと体の免疫応答を強化することの両方を利用した革新的な抗ウイルス薬開発の可能性を示している。

オリジナルソース

タイトル: A guanidine-based coronavirus replication inhibitor which targets the nsp15 endoribonuclease and combines a direct antiviral effect with subtle boosting of interferon

概要: The approval of COVID-19 vaccines and two classes of antiviral drugs has been crucial in addressing the global health crisis caused by SARS-CoV-2. However, to prepare for future outbreaks from drug-resistant variants and novel zoonotic coronaviruses (CoVs), additional therapeutics with a distinct antiviral mechanism are needed. Here, we report a novel guanidine-substituted diphenylurea compound that suppresses CoV replication by interfering with the uridine-specific endoribonuclease (EndoU) activity of the viral non-structural protein-15 (nsp15). This compound, designated EPB-113, exhibits strong and selective cell culture activity against human coronavirus 229E (HCoV-229E) and also suppresses the replication of SARS-CoV-2. HCoV-229E viruses selected for resistance to EPB-113 carried mutations at or near the catalytic residue His250 in the nsp15 EndoU domain. EndoU is known to reduce the levels of viral dsRNA and avoid induction of type I interferon (IFN-I). Accordingly, the mutant viruses selected under EPB-113 were unable to replicate in human macrophages and were readily outcompeted by the wild-type virus upon co-infection of human fibroblast cells. This highlights the critical role of EndoU in maintaining CoV replication. By targeting nsp15, EPB-113 combines a direct antiviral effect with subtle boosting of IFN-I. Using a combination of biophysical and enzymatic assays with the recombinant nsp15 proteins from HCoV-229E and SARS-CoV-2, we discovered that EPB-113 reduces the thermal stability of hexameric nsp15, while enhancing its EndoU cleavage activity. This EndoU-stimulating mechanism offers an explanation why the virus escapes EPB-113 by becoming EndoU-deficient. Our findings suggest that targeting nsp15 as an antiviral strategy may require a mechanism that alters the conformation of this protein and disrupts its EndoU activity and other functions related to immune evasion and viral replication. Based on the appealing pharmacological profile of EPB-113, we conclude that nsp15 is a challenging but highly relevant drug target. Author summaryDespite significant progress in controlling the global COVID-19 crisis through vaccines and antiviral drugs, SARS-CoV-2 infection remains a serious health threat for vulnerable individuals, such as elderly and immunocompromised patients. These populations could benefit from innovative treatments that target the virus from multiple angles. In this study, we focus on the nsp15 endoribonuclease (EndoU), a poorly understood coronavirus protein that aids in viral evasion from the host innate immune response and is assumed to regulate viral RNA synthesis. Our research centers around a newly identified, first-in-class coronavirus inhibitor, designated EPB-113, which specifically targets nsp15. This compound has the unique property to suppress the virus in two complementary ways via subtle induction of interferon combined with a direct impact on viral RNA synthesis. EPB-113 selects for escape mutants that carry substitutions in the core of EndoU, leading to a severe replication defect. When incubated with nsp15 protein, EPB-113 induces a structural change and enhances its EndoU enzyme activity. Hence, our study introduces a novel drug concept that disrupts the multifunctional nsp15 protein and suppresses coronavirus replication on multiple fronts.

著者: Lieve MJ Naesens, B. Van Loy, E. Pujol, K. Kamata, X. Y. Lee, N. Bakirtzoglou, R. Van Berwaer, J. Vandeput, L. Persoons, B. De Wijngaert, Q. Goovaerts, S. Noppen, K. Ahmadzadeh, J. Martin-Lopez, C. Escriche, B. Vanmechelen, B. Krasniqi, A. K. Singh, P. Maes, P. Matthys, W. Dehaen, J. Rozenski, K. Das, A. Voet, S. Vazquez, A. Stevaert

最終更新: 2024-09-09 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.09.611961

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.09.611961.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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