Доклинические исследования противовирусной активности гибридного белка RPH-137 и молнупиравира в отношении COVID-19
https://doi.org/10.30895/2221-996X-2022-22-4-414-434
Резюме
Поиск эффективных и безопасных лекарственных средств для борьбы с коронавирусной инфекцией, вызванной вирусом SARS-CoV-2, является актуальной задачей. RPH-137 – оригинальный гибридный белок-ловушка вируса SARS-CoV-2, состоящий из внеклеточного домена ангиотензинпревращающего фермента 2 типа и Fc-фрагмента IgG1 человека.
Цель работы: доклиническая оценка эффективности RPH-137 и молнупиравира в отношении инфекции, вызванной SARS-CoV-2.
Материалы и методы: RPH-137 получали в стабильной линии клеток китайского хомячка. В работе использовали субстанцию молнупиравира. Изучение ингибирования вирус-индуцированной цитотоксичности проводили в культуре клеток Vero. В исследовании эффективности in vivo сирийских хомячков заражали интраназально SARS-CoV-2 (вариант ПИК35) в дозе 5 lg ТЦД50. Оценивали массу тела, массовый коэффициент и гистологическую картину легких. В орофарингеальных мазках измеряли содержание вирусной РНК методом ОТ-ПЦР по показателю порогового цикла амплификации Ct. Статистическая обработка: однофакторный и двухфакторный дисперсионный анализ (ANOVA), t-тест Стьюдента, критерий Манна–Уитни.
Результаты: RPH-137 и молнупиравир ингибировали цитопатическое действие вируса SARS-CoV-2 в культуре клеток Vero: для RPH-137 EC50=4,69 мкг/мл (21,3 нМ) и 16,24 мкг/мл (73,8 нМ) для доз 50 ТЦД50 и 200 ТЦД50 соответственно, для молнупиравира EC50=0,63 мкг/мл (1900 нМ) для обеих доз вируса. RPH-137 при внутримышечном введении в дозах 30 и 80 мг/кг не оказывал влияния на развитие инфекции у сирийских хомячков. RPH-137 при внутрибрюшинном введении в дозе 100 мг/кг показал статистически значимый эффект по ряду параметров по сравнению с животными контрольной группы (контроль заражения), в том числе вызывая снижение воспалительного процесса и общей площади поражения легких на 7 сут на 27 и 30% соответственно. Молнупиравир при пероральном введении в дозе 300 мг/кг 2 раза в сутки значимо подавлял развитие инфекции, вызванной SARS-CoV-2.
Выводы: RPH-137 и молнупиравир ингибируют цитопатическое действие вируса SARS-CoV-2 в культуре клеток Vero. У сирийских хомячков введение молнупиравира демонстрировало более выраженное подавление инфекции, вызванной SARS-CoV-2, по сравнению с RPH-137. Однако RPH-137 проявлял статистически значимое действие по ряду параметров, что открывает перспективы для его дальнейшего изучения.
Ключевые слова
Об авторах
Е. В. ШипаеваРоссия
Шипаева Елена Владимировна, канд. мед. наук.
Ленинский проспект, д. 111/1, Москва, 119421
О. В. Филон
Россия
Филон Ольга Владимировна
Ленинский проспект, д. 111/1, Москва, 119421
А. В. Зинченко
Россия
Зинченко Аркадий Владимирович, Ph. D.
Ленинский проспект, д. 111/1, Москва, 119421
Г. А. Шипунов
Россия
Шипунов Георгий Александрович
Ленинский проспект, д. 111/1, Москва, 119421
А. А. Дмитриева
Россия
Дмитриева Анастасия Андреевна
Ленинский проспект, д. 111/1, Москва, 119421
М. С. Лемак
Россия
Лемак Мария Степановна, канд. биол. наук.
Ленинский проспект, д. 111/1, Москва, 119421
С. А. Гришин
Россия
Гришин Сергей Александрович, канд. мед. наук.
Ленинский проспект, д. 111/1, Москва, 119421
Е. И. Трофимец
Россия
Трофимец Екатерина Игоревна
Заводская ул., д. 3-245, Ленинградская обл., Всеволожский р-н, п. Кузьмоловский, 188663
К. Л. Крышень
Россия
Крышень Кирилл Леонидович, канд. биол. наук.
Заводская ул., д. 3-245, Ленинградская обл., Всеволожский р-н, п. Кузьмоловский, 188663
Л. И. Козловская
Россия
Козловская Любовь Игоревна, канд. биол. наук.
Поселение Московский, поселок Института полиомиелита, вл. 8, к. 1, Москва, 108819
А. С. Лунин
Россия
Лунин Александр Сергеевич
Поселение Московский, поселок Института полиомиелита, вл. 8, к. 1, Москва, 108819
В. Д. Аполохов
Россия
Аполохов Василий Даниилович
Поселение Московский, поселок Института полиомиелита, вл. 8, к. 1, Москва, 108819
С. Ф. Барбашов
Соединённые Штаты Америки
Барбашов Сергей Федорович, кандидат биологических наук
ул. Кост-Бульвар-Саус, д. 505, офис 102, Ла-Хойя, г.Сан-Диего, штат Калифорния, 92037
Я. В. Лавровский
Соединённые Штаты Америки
Лавровский Ян Вадимович, кандидат биологических наук
ул. Кост-Бульвар-Саус, д. 505, офис 102, Ла-Хойя, г.Сан-Диего, штат Калифорния, 92037
М. Ю. Самсонов
Россия
Самсонов Михаил Юрьевич, кандидат медицинских наук
Ленинский проспект, д. 111/1, Москва, 119421
Список литературы
1. Zhou F, Yu T, Du R, Fan G, Liu Y, Liu Z, et al. Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with COVID-19 in Wuhan, China: a retrospective cohort study. Lancet. 2020;395(10229):1054–62. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30566-3
2. Cheng ZJ, Shan J. 2019 Novel coronavirus: where we are and what we know. Infection. 2020;48(2):155–63. https://doi.org/10.1007/s15010-020-01401-y
3. Glasgow A, Glasgow J, Limonta D, Solomon P, Lui I, Zhang Y, et al. Engineered ACE2 receptor traps potently neutralize SARS-CoV-2. Proc Natl Acad Sci USA. 2020;117(45):28046–55. https://doi.org/10.1073/pnas.2016093117
4. Wysocki J, Ye M, Hassler L, Gupta AK, Wang Y, Nicoleascu V, et al. A novel soluble ACE2 variant with prolonged duration of action neutralizes SARS-CoV-2 infection in human kidney organoids. J Am Soc Nephrol. 2021;32(4):795–803. https://doi.org/10.1681/asn.2020101537
5. Tanaka S, Nelson G, Olson CA, Buzko O, Higashide W, Shin A, et al. An ACE2 triple decoy that neutralizes SARS-CoV-2 shows enhanced affinity for virus variants. Sci Rep. 2021;11(1):12740. https://doi.org/10.1038/s41598-021-91809-9
6. Bernal AJ, Gomes da Silva MM, Musungaie DB, Kovalchuk E, Gonzalez A, Reyes VD, et al. Molnupiravir for oral treatment of Covid-19 in nonhospitalized patients. N Engl J Med. 2022;386(6):509–20. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2116044
7. Fischer WA, Eron Jr JJ, Holman W, Cohen MS, Fang L, Szewczyk LJ, et al. A phase 2a clinical trial of molnupiravir in patients with COVID-19 shows accelerated SARS-CoV-2 RNA clearance and elimination of infectious virus. Sci Transl Med. 2022;14(628):eabl7430. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abl7430
8. Rosenke K, Hansen F, Schwarz B, Feldmann F, Haddock E, Rosenke R, et al. Orally delivered MK-4482 inhibits SARS-CoV-2 replication in the Syrian hamster model. Nat Commun. 2021;12(1):2295. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22580-8
9. Abdelnabi R, Foo CS, Kaptein SJF, Zhang X, Dan Do TN, Langendries L, et al. The combined treatment of Molnupiravir and Favipiravir results in a potentiation of antiviral efficacy in a SARS-CoV-2 hamster infection model. eBioMedicine. 2021;72:103595. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2021.103595
10. Bai Y, Shen M, Zhang L. Antiviral efficacy of Molnupiravir for COVID-19 treatment. Viruses. 2022;14(4):763. https://doi.org/10.3390/v14040763
11. Desmyter J, Melnick JL, Rawls WE. Defectiveness of interferon production and of rubella virus interference in a line of African green monkey kidney cells (Vero). J Virol. 1968;2(10):955–61. https://doi.org/10.1128/jvi.2.10.955-961.1968
12. Emeny JM, Morgan MJ. Regulation of the interferon system: evidence that Vero cells have a genetic defect in interferon production. J Gen Virol. 1979;43(1):247–52. https://doi.org/10.1099/0022-1317-43-1-247
13. Johansen MD, Irving A, Montagutelli X, Tate MD, Rudloff I, Nold MF, et al. Animal and translational models of SARS-CoV-2 infection and COVID-19. Mucosal Immunol. 2020;13(6):877–91. https://doi.org/10.1038/s41385-020-00340-z
14. Da Costa CBP, De Menezes Cruz AC, Penha JCQ, Castro HC, Da Cunha LER, Ratcliffe NA, et al. Using in vivo animal models for studying SARS-CoV-2. Expert Opin Drug Discov. 2022;17(2):121–37. https://doi.org/10.1080/17460441.2022.1995352
15. Cao Y, Sun Y, Tian X, Bai Z, Gong Y, Qi J, et al. Analysis of ACE2 gene-encoded proteins across mammalian species. Front Vet Sci. 2020;7:457. https://doi.org/10.3389/fvets.2020.00457
16. Imai M, Iwatsuki-Horimoto K, Hatta M, Loeber S, Halfmann PJ, Nakajima N, et al. Syrian hamsters as a small animal model for SARS-CoV-2 infection and countermeasure development. Proc Natl Acad Sci USA. 2020;117(28):16587–95. https://doi.org/10.1073/pnas.2009799117
17. Kozlovskaya L, Piniaeva A, Ignatyev G, Selivanov A, Shishova A, Kovpak A, et al. Isolation and phylogenetic analysis of SARS-CoV-2 variants collected in Russia during the COVID-19 outbreak. Int J Infect Dis. 2020;99:40–6. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2020.07.024
18. Lavrovsky Y, Chestukhin A, Barbashov S, Repik A, Samsonov M, Ignatiev V. ACE2-derived composition and use thereof. WO 2021/202427 A2; 2021.
19. Englebienne P, Van Hoonacker A, Verhas M. Surface plasmon resonance: principles, methods and applications in biomedical sciences. J Spectrosc. 2003;17:ID 372913. https://doi.org/10.1155/2003/372913
20. Sheahan TP, Sims AC, Zhou S, Graham RL, Pruijssers AJ, Agostini ML, et al. An orally bioavailable broad-spectrum antiviral inhibits SARS-CoV-2 in human airway epithelial cell cultures and multiple coronaviruses in mice. Sci Transl Med. 2020;12(541):eabb5883. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abb5883
21. Kozlovskaya LI, Volok VP, Shtro AA, Nikolaeva YV, Chistov AA, Matyugina ES, et al. Phenoxazine nucleoside derivatives with a multiple activity against RNA and DNA viruses. Eur J Med Chem. 2021;220:113467. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2021.113467
22. Kärber G. Beitrag zur kollektiven Behandlung pharmakologischer Reihenversuche. Naunyn-Schmiedebergs Arch Exp Pathol. Pharmakol. 1931;162(4):480–3. https://doi.org/10.1007/BF01863914
23. Altman DG, Bland JM. How to randomise. BMJ. 1999;319(7211):703–4. https://doi.org/10.1136/bmj.319.7211.703
24. Osterrieder N, Bertzbach LD, Dietert K, Abdelgawad A, Vladimirova D, Kunec D, et al. Age-dependent progression of SARS-CoV-2 infection in Syrian hamsters. Viruses. 2020;12(7):779. https://doi.org/10.3390/v12070779
25. Montgomery DC. Design and analysis of experiments. 8th ed. Hoboken: John Wiley & Sons; 2017.
26. Sia SF, Yan L-M, Chin AWH, Fung K, Choy K-T, Wong AYL, et al. Pathogenesis and transmission of SARS-CoV-2 in golden hamsters. Nature. 2020;583(7818):834–8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2342-5
27. Ferrari M, Mekkaoui L, Ilca FT, Akbar Z, Bughda R, Lamb K, et al. Characterization of a novel ACE2-based therapeutic with enhanced rather than reduced activity against SARS-CoV-2 variants. J Virol. 2021;95(19):e0068521. https://doi.org/10.1128/JVI.00685-21
28. Cao X, Maruyama J, Zhou H, Kerwin L, Sattler R, Manning JT, et al. Discovery and development of human SARS-CoV-2 neutralizing antibodies using an unbiased phage display library approach. bioRxiv. 2020. http://doi.org/10.1101/2020.09.27.316174
29. Saravanan UB, Namachivayam M, Jeewon R, Huang JD, Durairajan SSK. Animal models for SARS-CoV-2 and SARS-CoV-1 pathogenesis, transmission and therapeutic evaluation. World J Virol. 2022;11(1):40–56. https://doi.org/10.5501/wjv.v11.i1.40
30. Tian L, Pang Z, Li M, Lou F, An X, Zhu S, et al. Molnupiravir and its antiviral activity against COVID-19. Front Immunol. 2022;13:855496. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.855496
31. Yoon J-J, Toots M, Lee S, Lee M-E, Ludeke B, Luczo JM, et al. Orally efficacious broad-spectrum ribonucleoside analog inhibitor of influenza and respiratory syncytial viruses. Antimicrob Agents Chemother. 2018;62(8):e00766-18. https://doi.org/10.1128/AAC.00766-18
32. Baum A, Ajithdoss D, Copin R, Zhou A, Lanza K, Negron N, et al. REGN-COV2 antibodies prevent and treat SARS-CoV-2 infection in rhesus macaques and hamsters. Science. 2020;370(6520):1110–5. https://doi.org/10.1126/science.abe2402
33. Higuchi Y, Suzuki T, Arimori T, Ikemura N, Mihara E, Kirita Y, et al. High affinity modified ACE2 receptors protect from SARS-CoV-2 infection in hamsters. bioRxiv. 2020. 09.16.299891. https://doi.org/10.1101/2020.09.16.299891
34. Rogers TF, Zhao F, Huang D, Beutler N, Burns A, He W-T, et al. Isolation of potent SARS-CoV-2 neutralizing antibodies and protection from disease in a small animal model. Science. 2020;369(6506):956–63. https://doi.org/10.1126/science.abc7520
35. Bi Z, Hong W, Yang J, Lu S, Peng X. Animal models for SARS-CoV-2 infection and pathology. MedComm. 2021;2(4):548–68. https://doi.org/10.1002/mco2.98
36. Kim Y-I, Kim S-G, Kim S-M, Kim E-H, Park S-J, Yu K-M, et al. Infection and rapid transmission of SARS-CoV-2 in ferrets. Cell Host Microbe. 2020;27(5):704–9.e2. https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.03.023
37. Bao L, Deng W, Huang B, Gao H, Liu J, Ren L, et al. The pathogenicity of SARS-CoV-2 in hACE2 transgenic mice. Nature. 2020;583(7818):830–3. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2312-y
38. Sun SH, Chen Q, Gu HJ, Yang G, Wang YX, Huang XY, et al. A mouse model of SARS-CoV-2 infection and pathogenesis. Cell Host Microbe. 2020;28(1):124–33.e4. https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.05.020
39. Soldatov VO, Kubekina MV, Silaeva YY, Bruter AV, Deykin AV. On the way from SARS-CoV-sensitive mice to murine COVID-19 model. Res Results Pharmacol. 2020;6(2):1–7. https://doi.org/10.3897/rrpharmacology.6.53633
40. Shi J, Wen Z, Zhong G, Yang H, Wang C, Huang B, et al. Susceptibility of ferrets, cats, dogs, and other domesticated animals to SARS-coronavirus 2. Science. 2020;368(6494):1016–20. https://doi.org/10.1126/science.abb7015
41. Richard M, Kok A, de Meulder D, Bestebroer TM, Lamers MM, Okba NMA, et al. SARS-CoV-2 is transmitted via contact and via the air between ferrets. Nat Commun. 2020;11(1):3496. https://doi.org/10.1038/s41467-020-17367-2
42. Zhou P, Yang XL, Wang XG, Hu B, Zhang L, Zhang W, et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020;579(7798):270–3. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7
43. Li W, Greenough TC, Moore MJ, Vasilieva N, Somasundaran M, Sullivan JL, et al. Efficient replication of severe acute respiratory syndrome coronavirus in mouse cells is limited by murine angiotensin-converting enzyme 2. J Virol. 2004;78(20):11429–33. https://doi.org/10.1128/jvi.78.20.11429-11433.2004
44. Clever S, Volz A. Mouse models in COVID-19 research: analyzing the adaptive immune response. Med Microbiol Immunol. 2022:1–19. https://doi.org/10.1007/s00430-022-00735-8
45. Chan JF, Zhang AJ, Yuan S, Poon VK, Chan CC, Lee AC, et al. Simulation of the clinical and pathological manifestations of coronavirus disease 2019 (COVID-19) in a golden Syrian hamster model: implications for disease pathogenesis and transmissibility. Clin Infect Dis. 2020;71(9):2428–46. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa325
46. Muñoz-Fontela C, Widerspick L, Albrecht RA, Beer M, Carroll MW, de Wit E, et al. Advances and gaps in SARS-CoV-2 infection models. PLoS Pathog. 2022;18(1):e1010161. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010161
47. Deykin AV, Shcheblykina OV, Povetka EE, Golubinskaya PA, Pokrovsky VM, Korokina LV, et al. Genetically modified animals for use in biopharmacology: from research to production. Res Results Pharmacol. 2021;7(4):11–27. https://doi.org/10.3897/rrpharmacology.7.76685
48. Winkler ES, Bailey AL, Kafai NM, Nair S, McCune BT, Yu J, et al. SARS-CoV-2 infection of human ACE2-transgenic mice causes severe lung inflammation and impaired function. Nat Immunol. 2020;21(11):1327–35. https://doi.org/10.1038/s41590-020-0778-2
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Шипаева Е.В., Филон О.В., Зинченко А.В., Шипунов Г.А., Дмитриева А.А., Лемак М.С., Гришин С.А., Трофимец Е.И., Крышень К.Л., Козловская Л.И., Лунин А.С., Аполохов В.Д., Барбашов С.Ф., Лавровский Я.В., Самсонов М.Ю. Доклинические исследования противовирусной активности гибридного белка RPH-137 и молнупиравира в отношении COVID-19. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2022;22(4):414-434. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2022-22-4-414-434
For citation:
Shipaeva E.V., Filon O.V., Zintchenko A.V., Shipunov G.A., Dmitrieva A.A., Lemak M.S., Grishin S.A., Trofimets E.I., Kryshen K.L., Kozlovskaya L.I., Lunin A.S., Apolokhov V.D., Barbashov S.F., Lavrovsky Ya.V., Samsonov M.Yu. Preclinical studies of antiviral activity of the RPH-137 fusion protein and molnupiravir against COVID-19. Biological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2022;22(4):414-434. (In Russ.) https://doi.org/10.30895/2221-996X-2022-22-4-414-434