งานวิจัยใหม่เกี่ยวกับการดื้อต่อยา nirmatrelvir ใน SARS-CoV-2 โดยใช้ระบบการเพาะเลี้ยงเซลล์จำลองที่มีประสิทธิภาพ โคโรนาไวรัสกลุ่มอาการทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง 2 (SARS-CoV-2) สายพันธุ์วอชิงตัน (WA.1) และ Omicron (BA.1) เพื่อทดสอบการกลายพันธุ์ที่อาจ ส่งผลให้เกิดการดื้อต่อยาต้านไวรัส nirmatrelvir จากการระบาดของโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 (COVID-19) ทำให้มีการพัฒนายาต้านไวรัสและวัคซีนจำนวนมากเพื่อควบคุมการติดเชื้อ SARS-CoV-2 แม้ว่าวัคซีนจะมีประสิทธิภาพในการป้องกันการติดเชื้อที่รุนแรง แต่ยาต้านไวรัสก็มีความสำคัญในการรักษาผู้ติดเชื้อที่มีอาการรุนแรง Remdesivir ซึ่งมีเป้าหมายที่ non-structural protein (nsp) 12 หรือ RNA polymerase ที่ขึ้นกับกรดไรโบนิวคลีอิกของไวรัส (RNA) เพื่อยับยั้งการจำลองแบบของ SARS-CoV-2 เป็นยาต้านไวรัสตัวแรกที่ได้รับการรับรองจากอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา สำนักงานคณะกรรมการยา(อย.) บาคาร่า

ยาต้านไวรัสอื่น ๆ ที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA ได้แก่ molnupiravir (Lagevrio) และ Paxlovid ซึ่งเป็นส่วนผสมของ nirmatrelvir และ ritonavir Nirmatrelvir เลียนแบบสารตั้งต้นของ nsp5 และผูกกับไซต์ที่ใช้งานอยู่ของ nsp5 แม้ว่าจะมีรายงานการติดเชื้อ SARS-CoV-2 ซ้ำในผู้ป่วยที่รักษาด้วย Paxlovid แต่ก็ไม่มีหลักฐานของการกลายพันธุ์ในสายพันธุ์ SARS-CoV-2 ที่อาจส่งผลให้เกิดการดื้อยา nirmatrelvir อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาว่าสายพันธุ์ SARS-CoV-2 ที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วนั้นแสดงความต้านทานต่อภูมิคุ้มกันที่เกิดจากวัคซีนเพิ่มขึ้นได้อย่างไร จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจว่าการกลายพันธุ์ในภูมิภาค nsp5 ใกล้กับจุดจับ nirmatrelvir อาจส่งผลต่อการดื้อยาของไวรัสต่อ nirmatrelvir ได้อย่างไร

เกี่ยวกับการศึกษาในการศึกษานี้ นักวิจัยใช้การกลายพันธุ์ที่มุ่งที่ตำแหน่งเพื่อออกแบบการกลายพันธุ์ที่สิ่งตกค้างที่ขนาบข้างตำแหน่งที่จับกับ nirmatrelvir ตามโครงสร้างผลึกของ nsp5 ของสายพันธุ์ WA.1 SARS-CoV-2 การทดสอบผู้รายงานการเสริมลูซิเฟอร์เรสและเซลล์ไตของตัวอ่อนมนุษย์ 293 (HEK293) ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินผลกระทบของการกลายพันธุ์ของ nsp5 ต่อกิจกรรมของโปรตีเอส การวิเคราะห์บ่งชี้ว่าไม่มีการแตกแยกของโปรตีเอสผ่านกิจกรรม NanoLuc ที่เพิ่มขึ้น

SARS-CoV-2 จำลองตามสายพันธุ์ WA.1 และ BA.1 ถูกนำมาใช้สำหรับการสร้างเวอร์ชันกลายพันธุ์สำหรับการประเมินผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงใน nsp5 ที่ตกค้างต่อการดื้อยา nirmatrelvir มีการสร้างแบบจำลองจำลอง 12 แบบที่มีการกลายพันธุ์ที่ดื้อต่อยาต้านไวรัสแบบสมมุติฐานต่างๆ และทดสอบความไวของพวกมันกับยาต้านไวรัสต่างๆ ความเข้มข้นที่ได้ผลครึ่งหนึ่งสูงสุด (ED 50 ) ถูกคำนวณสำหรับยาต้านไวรัสแต่ละตัว นอกจากนี้ การแสดงออกของยีนนักข่าวของ 12 เรพลิคอนถูกเปรียบเทียบกับสายพันธุ์ไวด์ซึ่งไม่มียาต้านไวรัส เพื่อพิจารณาผลของการกลายพันธุ์ต่อการจำลองแบบที่เหมาะสม

การ ทดสอบ ในหลอดทดลองโดยใช้เปปไทด์ของตำแหน่งการตัดแยก nsp4-5 ที่ติดป้ายเรืองแสงถูกใช้เพื่อกำหนดหาความเข้มข้นในการยับยั้งครึ่งสูงสุด (IC 50 ) ของมิวแทนต์ นอกจากนี้ยังมีการจำลองไดนามิกของโมเลกุลของคอมเพล็กซ์ nsp5-inhibitor ต่างๆ เพื่อทำความเข้าใจว่าการกลายพันธุ์เหล่านี้ในสารตกค้าง nsp5 ส่งผลให้เกิดการดื้อยาต้านไวรัสได้อย่างไร

ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ E166V ทำให้เกิดการดื้อยาเกือบ 55 เท่าต่อนิโรมาเทรลเวียร์ต่อทั้งสายพันธุ์ WA.1 และ BA.1 อย่างไรก็ตาม ในสายพันธุ์ WA.1 การกลายพันธุ์ยังส่งผลให้สมรรถภาพลดลง 20 เท่า ในขณะที่สายพันธุ์ BA.1 การลดลงของสมรรถภาพเพียงสองเท่า นอกจากนี้ การกลายพันธุ์ L50F ในสายพันธุ์ WA.1 ยังคืนความสมบูรณ์

การศึกษารายงานว่าการกลายพันธุ์ของ E166V ซึ่งพบได้น้อยในผู้ป่วย COVID-19 ที่ไม่ได้รับการรักษา แต่พบได้บ่อยในผู้ที่ติดเชื้อ SARS-CoV-2 อย่างรุนแรงที่รักษาด้วย Paxlovid อย่างไรก็ตาม แม้ว่าตัวจำลองที่มีการกลายพันธุ์ E166V หรือ E166V/L50F จะต้านทานต่อ nirmatrelvir ได้ แต่พวกมันยังคงไวต่อยาต้านไวรัสที่กำหนดเป้าหมาย nsp5 อื่นๆ เช่น PF-00835231 และ GC376 อาจเป็นเพราะยาต้านไวรัสเหล่านี้ก่อปฏิกิริยาเสริมที่ไม่ได้เกิดจาก nirmatrelvir

การจำลองไดนามิกของโมเลกุลยังเผยให้เห็นว่า β-สาขาของวาลีนในตำแหน่งที่ 166 ( V166 ) ขัดขวางกลุ่ม t-butyl ของ nirmatrelvir อย่างเข้มงวด ป้องกันไม่ให้ nirmatrelvir ติดกับ Cys145 เป้าหมาย ยาต้านไวรัส GC376 จัดการกับ Cys145 ผ่านชุดการปรับใหม่ที่รองรับวาลีนในตำแหน่งที่ 166 ในขณะที่ PF-00835231 เอาชนะการกลายพันธุ์ E166V โดยสร้างแผ่น β โดยใช้กลุ่มเมทอกซี-อินโดล

ข้อสรุปโดยสรุป การศึกษาตรวจสอบว่าการกลายพันธุ์ในสิ่งตกค้างในจุดจับ nsp5 สามารถให้การดื้อยา nirmatrelvir โดยใช้ SARS-CoV-2 WA.1 และ Omicron BA.1 replicons หรือไม่ นักวิจัยได้ทดสอบการดื้อยา nirmatrelvir และผลกระทบต่อความเหมาะสมที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์เหล่านี้โดยการประเมินความไวของ replicons ต่อยาต้านไวรัสที่กำหนดเป้าหมาย nsp5 นอกจากนี้ยังใช้การจำลองไดนามิกของโมเลกุลเพื่อทำความเข้าใจว่าการกลายพันธุ์เหล่านี้ทำให้เกิดการดื้อยานิมาเทรลเวียร์ได้อย่างไร

โดยรวมแล้ว ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ของ E166V เพียงอย่างเดียวและร่วมกับการกลายพันธุ์ของ L50F ทำให้สามารถต้านทาน nirmatrelvir ต่อ SARS-CoV-2 WA.1 และ Omicron BA.1 และแพร่หลายในผู้ป่วย COVID-19 ที่รักษาด้วย Paxlovid อย่างไรก็ตาม ยาต้านไวรัสที่สร้างปฏิสัมพันธ์เพิ่มเติมกับ nsp5 หรือมีความยืดหยุ่นในการปรับเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์ของเปปไทด์ยังคงมีประสิทธิภาพต่อ SARS-CoV-2 ซึ่งบ่งชี้ว่าการออกแบบยาต้านไวรัสรุ่นที่สองควรมุ่งเป้าไปที่ความยืดหยุ่นเชิงกลยุทธ์