Потенциал софосбувира в отношении неврологических симптомов COVID-19

11 марта 2020 года Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила о глобальном распространении коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) как коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19).

Несмотря на открытие эффективных вакцин против COVID-19 и последующее начало программ вакцинации во всем мире, широко сообщалось об инфекциях SARS-CoV-2 из-за появления новых вариантов, которые могут избежать иммунного ответа, вызванного как вакцинацией, так и естественным заражением. Таким образом, сохраняется значительная потребность в новых, быстро развертываемых и эффективных противовирусных терапиях.

Исследование: SARS-CoV-2 заражает органоиды головного мозга человека, вызывая гибель клеток и потерю синапсов, которые можно устранить с помощью лечения софосбувиром. Изображение предоставлено: Городенкофф / Shutterstock.com

Фон

Помимо дыхательной недостаточности, пациенты с COVID-19 также испытывают неблагоприятные прямые или косвенные воздействия на центральную нервную систему (ЦНС). Несколько неврологических симптомов, таких как инсульт, эпилепсия, аносмия, агевзия, галлюцинации и энцефалопатия, были связаны с инфекцией SARS-CoV-2.

Одна модель на мышах показала, что шиповидный белок SARS-CoV-2 S1 может преодолевать гематоэнцефалический барьер, что указывает на то, что вирус может инфицировать мозг и вызывать неврологические симптомы. Отчеты о вскрытии пациентов, умерших от COVID-19, показали наличие SARS-CoV-2 в корковых нейронах. Кроме того, была обнаружена возможность вертикальной передачи SARS-CoV-2 плоду, что может повлиять на развитие мозга плода.

Органоиды головного мозга человека представляют собой трехмерные модели мозга, которые имитируют клеточные и молекулярные аспекты эмбриональных и внутриутробных стадий развития человека. Предыдущие исследования показали, что функциональные органоиды коры головного мозга человека могут точно повторять ранние стадии развития нервной системы и организовывать корковые сети.

Об исследовании

В недавнем Биология PLoS Исследователи обсуждают, как SARS-CoV-2 заражает нейроны коры головного мозга и повреждает их синапсы, образующие связь между клетками мозга. Это исследование не только оценивает риск заражения SARS-CoV-2 в клетках головного мозга человека, но и анализирует его влияние на развивающийся человеческий мозг.

База данных TISSUES помогла идентифицировать белки, связанные с инфекцией SARS-CoV-2 в головном мозге человека. Некоторые из белков, экспрессируемых в головном мозге, включают трансмембранную сериновую протеазу 2 (TMPRSS2), ангиотензинпревращающий фермент 2 (ACE2), нейропилин-1 (NRP1) и CD147, но не CD26.

Эти белки факторов проникновения экспрессируются на пониженном уровне в ЦНС по сравнению с другими органами. ACE2 и TMPRSS2, например, менее экспрессированы по сравнению с NRP1, который сильно экспрессируется в коре головного мозга и гиппокампе. Однако ген BSG/CD147 высоко экспрессирован во всех областях мозга.

Чтобы проверить, может ли SARS-CoV-2 инфицировать развивающийся человеческий мозг, исследователи создали восьминедельные органоиды коры головного мозга человека (BCO) с использованием кожных фибробластов здоровых доноров. Органоиды были инфицированы SARS-CoV-2, чтобы определить, уязвимы ли BCO к инфекции SARS-CoV-2.

Одним из важных аспектов этого исследования было выявление противовирусных препаратов, одобренных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), которые могут облегчить неврологические симптомы, вызванные инфекцией SARS-CoV-2. В этом исследовании BCO, инфицированный вирусом гриппа А, с использованием той же экспериментальной схемы, использовали в качестве контроля.

Результаты исследования

Софосбувир (СОФ) — противовирусный препарат, одобренный FDA для лечения гепатита С (ВГС). Примечательно, что этот препарат также может ингибировать другие одноцепочечные вирусы, включая коронавирусы. В результате в текущем исследовании оценивалась эффективность SOF в облегчении неврологических проявлений у пациентов с COVID-19.

Механически SOF ингибирует репликацию HCV, ограничивая активность рибонуклеиновой кислоты (РНК)-зависимой РНК-полимеразы (RdRp). Между RdRp SARS-CoV-2 и HCV была обнаружена высокая степень последовательности и структурного сходства.

Важно отметить, что остатки, связывающие SOF, сохраняются среди нескольких коронавирусов, включая SARS-CoV-2. Принимая во внимание эти наблюдения, авторы предположили, что SOF может эффективно ингибировать репликацию SARS-CoV-2.

Для лечения BOC использовался различный диапазон дозировок SOF. С этой целью было обнаружено, что повышенная доза SOF эффективно снижает внутриклеточные уровни РНК SARS-CoV-2.

Тем не менее, максимальное ингибирование репликации SARS-CoV-2 без индукции гибели клеток наблюдалось при концентрации SOF 20 мкМ. Кроме того, эффективность SOF была подтверждена путем анализа внутриклеточной вирусной РНК и количества жизнеспособных вирусов, присутствующих в супернатантах BCO, инфицированных SARS-CoV-2, обработанных SOF.

Важно отметить, что после противовирусного лечения было обнаружено меньшее количество инфекционных вирусов. Эксперименты по иммуноблотингу и иммуноокрашиванию подтвердили вышеупомянутые результаты.

Таким образом, экспериментальные данные подчеркнули эффективность SOF в борьбе с COVID-19. Примечательно, что лечение SOF не только снижало уровни вирусного белка SARS-CoV-2, но также уменьшало вызванную вирусом гибель клеток.

Было обнаружено, что нейроны Nestin+ NPC и MAP2+ восприимчивы к инфекции SARS-CoV-2. Повышенный уровень нуклеокапсидного белка SARS-CoV-2 в BCO был связан с повышенной гибелью клеток как в нейронах, так и в нейральных клетках-предшественниках (NPC).

Чтобы оценить влияние COVID-19 на целостность синапсов, было количественно определено количество возбуждающих синапсов в нейронах с использованием антител к синапсину 1, vGLUT1 и PSD95. Во время инфекции SARS-CoV-2 наблюдалось значительное снижение уровня пресинаптических белков, которое эффективно купировалось с помощью лечения SOF.

Выводы

Хотя экспериментальные данные продемонстрировали эффективность SOF в улучшении неврологического состояния пациентов с COVID-19, для дальнейшей проверки необходимы дополнительные клинические оценки. Тем не менее SOF представляется перспективным препаратом для предотвращения развития неврологических симптомов у пациентов с COVID-19.

.

Leave a Comment