加速屏幕识别25现有药物能够扰乱SARS-CoV-2细胞条目

到目前为止,COVID-19大流行,造成的新型冠状病毒SARS-CoV-2已经感染了全世界> 3900万人,并声称> 110万人的生命。*In an unprecedented effort to defeat this global health threat, researchers, industry experts and regulatory bodies have joined forces in attempts to better understand the virus and to develop effective and safe therapeutic strategies against it.

一组研究人员负责找到一个有效COVID-19治疗医学转化是国家中心(NCATS)——国家卫生研究院(NIH)的一部分。

与COVID-19“总体而言,我们看到前所未有的协作和敏捷性的研究中,学者,企业和政府圈子里开车向疗法和疫苗质量的解决方案,”——艾伦•弗莱彻和通用汽车副总裁生命科学、PerkinElmer。

的目的NCATS项目快速屏幕现有的药物化合物,已经通过整个药物开发管道,以确定任何可以扰乱SARS-CoV-2突起蛋白和宿主之间的相互作用的血管紧张素转换酶2 (ACE2)受体。

有什么特别SARS-CoV-2飙升?

单链RNA-enveloped病毒SARS-CoV-2是冠状病毒家族的一员。冠状病毒从独特的获取他们的名字冠“峰值”呈现在每一个病毒粒子的表面,这些峰值实际上是180 - 200 kDa糖蛋白,通常被称为“S蛋白”。多糖分子涂层S蛋白作为伪装,屏蔽病毒与宿主的免疫系统。

“病毒进入的第一步涉及受体结合域之间的交互(RBD) SARS-CoV-2突起蛋白与宿主ACE2受体。我们推断,阻止这种交互可能阻止病毒感染细胞的能力,”解释了Quinlin汉森博士NCATS博士后研究员,国家卫生研究院。

SARS-CoV-2细胞进入和复制

SARS-CoV-2进入细胞介导的S蛋白。S蛋白质与ACE2受体结合后,位于宿主细胞表面,通过其受体结合域(图1)。一旦进入,SARS-CoV-2劫持了细胞,卸载其RNA基因信息的形式。然后翻译产生三个关键病毒RNA结构组成蛋白质,包膜蛋白(E蛋白)和膜蛋白(M蛋白)。这些蛋白质转移到的内质的reticulum-Golgi中间间隔(ERGIC)的宿主细胞,在那里他们与新成立的病毒基因组包含在一个N蛋白衣壳。一旦相关,蛋白质结构的味蕾ERGIC膜产生新的病毒粒子。

ACE2表面受体存在在人体内许多细胞类型,可以发现在肺部,心脏、肾脏、肝脏和消化道。表达丰度在肺内上皮细胞的表面,因此,经常看到COVID-19患者呼吸道有害影响。

图1:SARS-CoV-2峰值(S)蛋白质由三个部分组成,细胞内的尾巴,跨膜锚和ectodomain。通过受体结合域绑定到实现ACE2 ectodomain的顶部。

开始NCATS项目

虽然药物发现和开发过程可能需要10 - 15年,团队的任务是尽快工作——具有大流行协议和社会距离并非易事,更不用说的挑战获得运行所需的试剂和目标分析物的筛选试验。

“供应链中断是COVID-19流行每个人都有处理,我们没有幸免,”——Quinlin汉森。

“我们正致力于在NCATS把安全放在第一位,这意味着制定一些限制性的政策限制工作人员的数量可以在给定的时间占空间。这些实践(连同戴着面具,洗手,和社会距离)是必要的和有效的在对抗病毒的传播,但他们确实有副作用的某些事情发生的速度放缓,”汉森补充道。

“很多工作几乎一直保持前进,我们的团队已经非常灵活和开放的以新的方式一起工作。”

尽管存在这些挑战,团队开始工作。一起开发一个试验来测试之间的交互ACE2 SARS-CoV-2 RBD,团队也想确定任何药物再利用可能被利用来简化治疗的发展。

“药物再利用努力帮助研究人员获得一个潜在的启动对小说或相关迹象发现治疗是在病毒如COVID-19或疾病,”——艾伦·弗莱彻。

弗莱彻继续:“你再利用方法,筛选现有的化合物,临床研究和批准的其他条件或疾病。这些化合物已经有良好的药代动力学、剂量和安全数据,可能翻译启动临床试验。”

团队选择3384种化合物,其中包括许多药物批准其他疗法和其他化合物与展示活动在NCATS其他抗病毒化验发达。25“点击”确定从筛选化合物库。这些打击成功扰乱了年代protein-ACE2绑定交互。

团队使用的生物分子的筛选方法进行使用PerkinElmer的AlphaLISA——no-wash bead-based技术。“试验旨在在1536孔微量滴定板工作,使其成为高通量分析。我们可以测试中数以百计的化合物剂量反应在一个板,使用快速液体声调剂等处理技术,它是快速和简单的准备大量的化合物进行测试。”汉森解释道。

绑定捕获的分析物的分析珠子的结果从一个珠能量转移到另一个在接近这产生一个光发射信号。

分析可以应用于许多不同的形式,包括小分子、蛋白质、多糖、核酸片段。弗莱彻强调分析的一些关键好处:“AlphaLISA提供了更大的敏感性,更广泛的动态范围和简化,简化工作流程。它可以检测和量化生物分子在简单和复杂的样本类型。完全这导致更快的结果。”

“ELISA、免疫印迹等immunodetection技术常被用于定量的生物标记和其他分析物在各种样本类型。然而,这些方法需要长时间辛苦协议和通常缺乏敏感性由于有限的探测距离,”弗莱彻。

下一个步骤

NCATS团队目前正在评估25个化合物,将试图找到类似物与优越的力量,他们可以进一步优化。优化化合物将被严格测试在后续筛选研究。

“这些化合物筛选并确定25支安打的第一步长路径识别和开发治疗。这些打击会验证和测试在其他化验才能前进的任何治疗的指示,”汉森解释道。

汉森补充说,有机会,没有点击率将向前移动,但是他解释说,失败的可能性是预期的再利用。如果确实是这样的话,他们的努力不是白费了。“我们可以利用试验来测试其他治疗类型包括其他药物如分子,多肽,或中和nanobodies,”汉森说。

在一个NCATS研究者发表了他们的数据开放数据门户为广大科学界提供评论和协作的能力。

“信息和最佳实践是更加开放和全球共享。思想和创新涌现更迅速。作为其中的一部分,因为实验室运行多个虚拟的方式由于社会距离准则,我们也看到趋势增加采用安全的数字化和自动化实验室,”弗莱彻总结道。

*2020年10月19日,获得的数据 约翰·霍普金斯冠状病毒资源中心。

艾伦·弗莱彻和 Quinlin汉森说,劳拉·伊丽莎白·兰斯顿高级科学技术网络作家。188金宝搏备用