Оценка воздействия полициклических производных каркасного ряда на репликативные свойства вируса SARS-CoV-2 в эксперименте in vitro

Цель работы – определение цитотоксичности и влияния полициклических производных каркасного ряда на репликативные свойства вируса SARS-CoV-2 в культуре клеток Vero-E6 in vitro.

Материалы и методы. Изучено вирусингибирующее действие 50 производных адамантана и бицикло[3.3.1]нонана, имеющих карбоциклические и гетероциклические заместители. Исследования проводили на культуре клеток Vero-E6 методом оценки цитопатического действия вируса. Влияние соединений на репликативные свойства вируса SARS-CoV-2 оценивали по снижению титра вируса в присутствии соединений в сравнении с контролем. На основании значений титра вируса в присутствии ряда последовательно уменьшающихся концентраций соединения вычисляли 50 % эффективную концентрацию.

Результаты и обсуждение. При исследовании полициклических производных каркасного ряда выявлено два соединения с антивирусными свойствами в отношении вируса SARS-CoV-2. Среди производных бицикло[3.3.1]нонана, содержащих гетероциклические фрагменты, ингибирующее действие в отношении вируса SARS-CoV-2 показало соединение № 15144. Защитное действие соединения проявлялось в максимально переносимой концентрации (МПК) (70,0 мкг/мл) и в ½ МПК (35,0 мкг/мл). Обнаружено снижение титров вируса под воздействием МПК на 0,95 lg ТЦД₅₀/мл, в ½ МПК (35,0 мкг/мл) – на 0,35 lg ТЦД₅₀/мл. Значение 50 % эффективной концентрации (ЕС50) соединения № 15144 составило 64,0 мкг/мл, отношение МПК/ЕС50 – 1,09. Менее выраженной антивирусной активностью обладало соединение № 14838 (производное адамантана, содержащее карбоциклические фрагменты). В результате исследований установлено, что образец № 14838 в дозе МПК (45,0 мкг/мл) снижает инфекционный титр на 0,78 lg ТЦД₅₀/мл, в ½ МПК (22,5 мкг/мл) – на 0,15 lg ТЦД₅₀/мл по сравнению с контролем. Значение ЕС50 соединения № 14838 составило 37,0 мкг/мл, отношение МПК/ЕС50 – 1,22.

1. Dinesh D.C., Chalupska D., Silhan J., Koutna E., Nencka R., Veverka V., Boura E. Structural basis of RNA recognition by the SARS-CoV-2 nucleocapsid phosphoprotein. PLoS Pathog. 2020; 16(12):e1009100. DOI: 10.1371/journal.ppat.1009100.

2. Yang H., Rao Z. Structural biology of SARS-CoV-2 and implications for therapeutic development. Nat. Rev. Microbiol. 2021; 19(11):685–700. DOI: 10.1038/s41579-021-00630-8.

3. Giovanetti M., Benedetti F., Campisi G., Ciccozzi A., Fabris S., Ceccarelli G., Tambone V., Caruso A., Angeletti S., Zella D., Ciccozzi M. Evolution patterns of SARS-CoV-2: Snapshot on its genome variants. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2021; 538:88–91. DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.10.102.

4. Fam M.S., Sedky C.A., Turky N.O., Breitinger H.G., Breitinger U. Channel activity of SARS-CoV-2 viroporin ORF3a inhibited by adamantanes and phenolic plant metabolites. Sci. Rep. 2023; 13(1):5328. DOI: 10.1038/s41598-023-31764-9.

5. Wang Y., Zhang Y., Chen J., Wang M., Zhang T., Luo W., Li Y., Wu Y., Zeng B., Zhang K., Deng R., Li W. Detection of SARSCoV-2 and its mutated variants via CRISPR-Cas13-based transcription amplification. Anal. Chem. 2021; 93(7):3393–402. DOI: 10.1021/acs.analchem.0c04303.

6. Heinen N., Meister T.L., Klöhn M., Steinmann E., Todt D., Pfaender S. Antiviral effect of budesonide against SARS-CoV-2. Viruses. 2021; 13(7):1411. DOI: 10.3390/v13071411.

7. Sharun K., Tiwari R., Dhama K., Emran T.B., Rabaan A.A., Al Mutair A. Emerging SARS-CoV-2 variants: impact on vaccine efficacy and neutralizing antibodies. Hum. Vaccin. Immunother. 2021; 17(10):3491–4. DOI: 10.1080/21645515.2021.1923350.

8. Khoshkam Z., Aftabi Y., Stenvinkel P., Paige Lawrence B., Rezaei M.H., Ichihara G., Fereidouni S. Recovery scenario and immunity in COVID-19 disease: A new strategy to predict the potential of reinfection. J. Adv. Res. 2021; 31:49–60. DOI: 10.1016/j.jare.2020.12.013.

9. Butterworth R.F. Adamantanes for the treatment of neurodegenerative diseases in the presence of SARS-CoV-2. Front. Neurosci. 2023; 17:1128157. DOI: 10.3389/fnins.2023.1128157.

10. Fink K., Nitsche A., Neumann M., Grossegesse M., Eisele K.H., Danysz W. Amantadine inhibits SARS-CoV-2 in vitro. Viruses. 2021; 13(4):539. DOI: 10.3390/v13040539.

11. Habtemariam S., Nabavi S.F., Banach M., BerindanNeagoe I., Sarkar K., Sil P.C., Nabavi S.M. Should we try SARSCoV-2 helicase inhibitors for COVID-19 therapy. Arch. Med. Res. 2020; 51(7):733–5. DOI: 10.1016/j.arcmed.2020.05.024.

12. Jia Z., Yan L., Ren Z., Wu L., Wang J., Guo J., Zheng L., Ming Z., Zhang L., Lou Z., Rao Z. Delicate structural coordination of the Severe Acute Respiratory Syndrome coronavirus Nsp13 upon ATP hydrolysis. Nucleic Acids Res. 2019; 47(12):6538–50. DOI: 10.1093/nar/gkz409.

13. Newman J.A., Douangamath A., Yadzani S., Yosaatmadja Y., Aimon A., Brandão-Neto J., Dunnett L., Gorrie-Stone T., Skyner R., Fearon D., Schapira M., von Delft F., Gileadi O. Structure, mecha¬ nism and crystallographic fragment screening of the SARS-CoV-2 NSP13 helicase. Nat. Commun. 2021; 12(1):4848. DOI: 10.1038/s41467-021-25166-6.

14. Chen J., Wang Q., Malone B., Llewellyn E., Pechersky Y., Maruthi K., Eng E.T., Perry J.K., Campbell E.A., Shaw D.E., Darst S.A. Ensemble cryo-EM reveals conformational states of the nsp13 helicase in the SARS-CoV-2 helicase replication-transcription complex. Nat. Struct. Mol. Biol. 2022; 29(3):250–60. DOI: 10.1038/s41594-022-00734-6.

15. Sarafianos S.G., Adedeji A.O. Suppression of SARS Replication by SARS Helicase Inhibitors. Patent No. US20140005241, publ. 19.12.2013. Publ. No. WO2013/188887.