Сравнительный анализ противовирусной активности различных препаратов на основе 6-фтор-3-гидрокси-2-пиразинкарбоксамида (фавипиравир) в отношении возбудителя COVID-19

Введение. Пандемия COVID-19, вызванная коронавирусом SARS-CoV-2, унесла миллионы жизней по всему миру. В связи с этим актуальной задачей стал поиск эффективных препаратов, в том числе перепрофилирование уже существующих. Многообещающая стратегия лечения, по-видимому, заключается в нарушении препаратами репродукции вируса. РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp) является центральной субъединицей процесса синтеза РНК для всех РНК-вирусов с положительной цепью и поэтому является привлекательной мишенью для противовирусных ингибиторов.

Цель работы — экспериментальное изучение противовирусной активности различных препаратов на основе 6-фтор-3-гидрокси-2-пиразинкарбоксамида (фавипиравир) in vitro и in vivo в отношении коронавируса SARS-CoV-2 (COVID-19).

Материал и методы. Эксперименты проводили на постоянной культуре клеток почки африканской зелёной мартышки — Vero Cl008. Эффективность препаратов оценивали по подавлению репродукции вируса in vitro. Биологическую активность оценивали титрованием вируссодержащей суспензии в культуре клеток Vero Cl008 по формированию негативных колоний. Использовали сирийских золотистых хомяков, перорально инфицированных вирусом SARS-CoV-2, вариант В. Эффективность препарата оценивали по коэффициенту лечебного действия.

Результаты. Результаты исследования выявили, что соединения FP-1 и Авифавир в диапазоне концентраций 100–400 мкг/мл/ практически полностью подавляют репродукцию вируса SARS-CoV-2, показатель ХТИ для препарата FP-1 составил 4, Авифавира — 2. Величина ЕД₅₀ для препарата FP-1 составила 26 мкг/мл, Авифавира — 36 мкг/мл. Препараты Т-705 и Коронавир выявили противовирусную активность только в предельно высоких концентрациях. ХТИ составил 1. На сирийских золотистых хомяках, перорально инфицированных вирусом SARS-CoV-2 вариант В в дозе 5×10⁵ БОЕ, показано, что применение Авифавира и FP-1 оказывает высокую протективную эффективность, Коронавир и Т-705 вызывает умеренное купирование размножения вируса в органе-мишени. По комплексу клинико-вирусологических, биохимических и гематологических показателей рассчитаны показатель тяжести течения заболевания (ИТЗ) и коэффициент лечебного действия (КЛД). Для препарата Авифавир ИТЗ составил 0,269; КЛД — 71,3% с вероятностью 99,9%.

Заключение. Из изученных соединений наиболее высокую противовирусную активность выявили препараты Авифавир и FP–1.

1. Agostini M.L., Andres E.L., Sims A.C., Graham R.L., Sheahan T.P., Lu X., Smith E.C., Case J.B., Feng J.Y., Jordan R. et al. Coronavirus susceptibility to the antiviral remdesivir (GS-5734) is mediated by the viral polymerase and the proofreading exoribonuclease. mBio. 2018; 9: e00221–e18. doi: 10.1128/mBio.00221-18.

2. Gao Y., Yan L., Huang Y., Liu F., Zhao Y., Cao L., Wang T., Sun Q., Ming Z., Zhang L. et al. Structure of the RNA-dependent RNA polymerase from COVID-19 virus. Science. 2020 Apr 10; doi: 10.1126/science.abb7498.

3. Smith E.C. The not-so-infinite malleability of RNA viruses: Viral and cellular determinants of RNA virus mutation rates. PLoS Pathog. 2017; 13: e1006254–e1006254. doi: 10.1371/journal.ppat.1006254.

4. Smith E.C., Blanc H., Surdel M.C., Vignuzzi M., Denison M.R. Coronaviruses lacking exoribonuclease activity are susceptible to lethal mutagenesis: Evidence for proofreading and potential therapeutics. PLoS Pathog. 2013; 9: e1003565–e1003565. doi: 10.1371/journal.ppat.1003565.

5. De Clercq E., Li G. DC approved antiviral drugs over the past 50 years. Clin Microbiol Rev. 2016; 29: 695–747. doi: 10.1128/CMR.00102-15.

6. Agostini M.L., Andres E.L., Sims A.C., Graham R.L., Sheahan T.P., Lu X., Smith E.C., Case J.B., Feng J.Y., Jordan R. et al. Coronavirus susceptibility to the antiviral remdesivir (GS-5734) is mediated by the viral polymerase and the proofreading exoribonuclease. mBio. 2018; 9: e00221–e18. doi: 10.1128/mBio.00221-18.

7. Smith E.C., Blanc H., Surdel M.C., Vignuzzi M., Denison M.R. Coronaviruses lacking exoribonuclease activity are susceptible to lethal mutagenesis: Evidence for proofreading and potential therapeutics. PLoS Pathog. 2013; 9: e1003565–e1003565. doi: 10.1371/journal.ppat.1003565.

8. Becares M., Pascual-Iglesias A., Nogales A., Sola I., Enjuanes L., Zuñiga S. Mutagenesis of Coronavirus nsp14 reveals its potential role in modulation of the innate immune response. J Virol. 2016; 90: 5399–5414. doi: 10.1128/JVI.03259-15.

9. Gao Y., Yan L., Huang Y., Liu F., Zhao Y., Cao L., Wang T., Sun Q., Ming Z., Zhang L. et al. Structure of the RNA-dependent RNA polymerase from COVID-19 virus. Science. 2020 Apr 10; doi: 10.1126/science.abb7498.

10. Elfiky A.A. Ribavirin, Remdesivir, Sofosbuvir, Galidesivir, and Tenofovir against SARS-CoV-2 RNA dependent RNA polymerase (RdRp): A molecular docking study. Life Sci. 2020; 253: 117592. doi: 10.1016/j.lfs.2020.117592.

11. Ferron F., Subissi L., Silveira De Morais A.T., Le N.T.T., Sevajol M., Gluais L., Decroly E., Vonrhein C., Bricogne G., Canard B. et al. Structural and molecular basis of mismatch correction and ribavirin excision from coronavirus RNA. Proc Natl Acad Sci USA. 2018; 115: E162–E171. doi: 10.1073/pnas.1718806115.

12. Li G., De Clercq E. Therapeutic options for the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV).Nat Rev Drug Discov. 2020; 19: 149–150. doi: 10.1038/d41573020-00016-0.

13. Hoffmann M., Kleine-Weber H., Schroeder S. et al. SARSCoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell. 2020; 181 (2): 271–280. doi: 10.1016/j.cell.2020.02.052.

14. Xu J., Sriramula S., Xia H., Moreno-Walton L. et al. Clinical relevance and role of neuronal AT1 receptors in ADAM17-mediated ACE2 shedding in neurogenic hypertension. Circ Res. 2017; 121: 43–55. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.116.310509.

15. Furuta Y., Takahashi K., Fukuda Y., Kuno M., Kamiyama T., Kozaki K. In vitro and in vivo activities of anti-influenza virus compound T-705. Antimicrob Agents Chemother. 2002; 46 (4): 977–981. doi: 10.1128/AAC.46.4.977-981.2002.

16. Furuta Y., Komeno T., Nakamura T. (T-705) Favipiravir (T-705), a broad spectrum inhibitor of viral RNA polymerase. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2017; 93(7): 449–463. doi: 10.2183/pjab.93.027.

17. Jin Z., Smith L.K., Rajwanshi V.K., Kim B., Deval J. The ambiguous basepairing and high substrate efficiency of T-705 (favipiravir) ribofuranosyl 5’-triphosphate towards influenza A virus polymerase. PLoS One. 2013; 8 (7): e68347.

18. Furuta Y., Gowen B.B., Takahashi K., Shiraki K., Smee D.F., Barnard D.L. Favipiravir (T-705), a novel viral RNA polymerase inhibitor. Antiviral Res. 2013; 100: 446–454. doi: 10.1016/j.antiviral.2013.09.015.

19. Delang L., Abdelnabi R., Neyts J. Favipiravir as a potential countermeasure against neglected and emerging RNA viruses. Antiviral Res. 2018; 153: 85–94. doi: 10.1016/j.antiviral.2018.03.003.

20. Furuta Y., Takahashi K., Shiraki K., Sakamoto K., Smee D.F., Barnard D.L. T-705 (favipiravir) and related compounds: novel broad-spectrum inhibitors of RNA viral infections. Antiviral Res. 2009; 82 (3): 95–102. doi: 10.1016/j.antiviral.2009.02.198.

21. Jordan P.C., Stevens S.K., Deval J. Nucleosides for the treatment of respiratory RNA virus infections. Antivir Chem Chemother. 2018; 26: 2040206618764483. doi: 10.1177/2040206618764483.

22. Cai Q., Yang M., LiuD. et al. Experimental treatment with favipiravir for COVID-19: an open-label Control Study. Engineering (Beijing). 2020; 6 (10): 1192–1198. doi: 10.1016/j.eng.2020.03.007.

23. Nagata T., Lefor A.K., Hasegawa M., Ishii M. Favipiravir: A new medication for the Ebola virus disease pandemic. Disaster Med Public Health Prep. 2015; 9: 79–81. doi: 10.1017/dmp.2014.151.

24. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. М.: ФГБУ «НЦЭСМП» Минздравсоцразвития России, 2012.

25. Ашмарин И.П., Воробьев А.А. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Ленинград: Медгиз., 1962; 180.