Prevención del robo de gorras: un enfoque novedoso para combatir los virus de la influenza

Signal Transduction and Targeted Therapy volumen 8, Número de artículo: 193 (2023) Citar este artículo

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Un estudio reciente publicado en Science1 por Tsukamoto y sus colegas muestra que un derivado de la tubercidina, un producto natural de Streptomyces, inhibe selectivamente los virus de la influenza A y B (IAV e IBV, respectivamente). El compuesto se dirige a la ARN metiltransferasa MTr1 del huésped y, por lo tanto, evita el "robo de la tapa" viral (Fig. 1). Estos resultados pueden ayudar a desarrollar nuevos fármacos que se dirijan a los factores de dependencia del huésped viral y, por lo tanto, tengan menos probabilidades de inducir resistencia viral.

El inhibidor de MTr1 TFTM previene el arrebatamiento de la tapa de IAV e IBV y, por lo tanto, restringe la replicación viral. Los ARNm de 5'cap0 del huésped se maduran a ARNm de cap1 mediante el ARNm celular específico de Cap (nucleósido-2'-O-)-metiltransferasa 1 (MTr1). El complejo de polimerasa viral IAV/IBV PB2/PA/PB1 reconoce selectivamente las estructuras cap1 modificadas de MTr1, las escinde del ARNm celular y las utiliza como cebadores para la síntesis de ARNm viral ("cap-snatching"). Los ARNm virales camuflados luego se traducen fácilmente en proteínas virales para eventualmente promover la progenie viral. La trifluorometil-tubericina (TFMT) inhibe MTr1 y, por lo tanto, evita que IAV e IBV se arrebaten la tapa e inhibe la replicación viral

La influenza sigue siendo una amenaza para la salud mundial que afecta a millones de personas y causa cientos de miles de muertes cada año. A pesar de la vigilancia continua, es imposible predecir qué cepas de virus zoonóticos pueden surgir y la eficacia de la vacuna para prevenir enfermedades suele ser de solo ~40 a 60%. Los medicamentos dirigidos a la neuraminidasa viral (NA) o al canal iónico (M2) han sido aprobados para uso clínico.2 Sin embargo, los virus de influenza evolucionan rápidamente (deriva antigénica)2 y muchas cepas circulantes de IAV e IBV son resistentes a los agentes terapéuticos existentes. Por lo tanto, existe una gran necesidad de nuevas estrategias terapéuticas contra la gripe. Además, la coinfección de aves, cerdos o humanos infectados con diferentes cepas de IAV puede dar lugar a reordenamientos genéticos (cambio antigénico) que conducen a la aparición de nuevas cepas virales que son resistentes a las medidas profilácticas y terapéuticas existentes. Aunque el cambio antigénico es raro, su impacto puede ser devastador, como se vio en la pandemia de gripe española de 1918. Es importante destacar que las terapias dirigidas a factores celulares críticos para la replicación viral son menos propensas a la resistencia viral.3

Los ARNm celulares están inicialmente rematados en el extremo 5' por 7-metilguanosina o 2,2,7-trimetilguanosina (cap0) y posteriormente metilados en el primer nucleótido por el hospedador celular 2'-O-ribosa metiltransferasa 1 (MTr1), lo que resulta en la estructura cap1 madura. Esto asegura el reconocimiento por parte del ribosoma, estabiliza el ARNm y evita el reconocimiento por parte de los sensores inmunitarios innatos. Los virus exitosos imitan la estructura cap1 madura en sus ARNm virales para evitar la activación inmune y asegurar una replicación eficiente. Algunos virus codifican sus propias metiltransferasas para modificar el 5'cap. Por el contrario, los virus Bunya y Orthomyxovirus, incluidos los virus de la influenza, "roban" la estructura cap1 madura de los ARNm de la célula huésped (Fig. 1). 'cap1 estructura y utiliza el ARN 5'cap1 arrebatado como cebador para el ARNm viral naciente. Es de destacar que la subunidad PB2 de la polimerasa IAV se ha reconocido previamente como un objetivo farmacológico prometedor.5 Sin embargo, no se han informado inhibidores de la enzima MTr1 celular.

Para evaluar si MTr1 se puede explotar en enfoques antigripales dirigidos al huésped, Tsukamoto y sus colegas primero generaron líneas celulares que carecían de expresión de MTr1. MTr1. En particular, solo se vio afectada la expresión del ARNm viral pero no del ARNm celular. MTr1 KO restringió varias cepas de IAV e IBV, pero tuvo poco o ningún efecto sobre otros virus que roban la tapa, como los virus de la influenza D o Bunyaviridae. Después de una pantalla in silico de 5597 compuestos y estudios de acoplamiento molecular utilizando la estructura cristalina MTr1 (ID de PDB: 4N49), identificaron la tubercidina, un análogo de adenosina natural de Streptomyces, como un socio de unión putativo. Los experimentos in vitro confirmaron que la tubercidina inhibe MTr1 a través de la interacción con su bolsillo de unión S-adenosil-L-metionina. Dado que la tubercidina es citotóxica, los autores realizaron una elegante serie de experimentos utilizando más de 100 compuestos relacionados con la tubercidina para identificar a la trifluorometil-tubercidina (TFMT) como un agente antiviral eficaz que se dirige a MTr1 sin toxicidad aparente in vitro.

Los autores muestran que TFMT inhibe la replicación de diferentes cepas de IAV e IBV, incluidas las cepas estacionales, en células primarias de pulmón bronquial humano in vitro y protege los explantes de pulmón humano ex vivo contra la infección y la patología inducida por virus. Aunque TFMT fue menos eficaz en una línea celular de ratón en comparación con las células humanas (IC50 7,7 µM frente a 0,3 µM), evitó la pérdida de peso inducida por la infección por IAV en ratones y redujo los niveles de replicación viral in vivo.

La inhibición de MTr1 por el tratamiento con TFMT puede aumentar los niveles de ARN cap0 inmaduros que RIG-I detecta para inducir respuestas antivirales de IFN. Por lo tanto, el tratamiento con TFMT puede inhibir los virus de la influenza al inducir factores antivirales innatos. Sin embargo, en una serie de experimentos que involucraron la inhibición farmacológica de la señalización inmunitaria innata y el KO genético de los sensores, Tsukamoto y sus colegas demostraron que TFMT inhibe la replicación viral directamente al afectar su actividad de arrebatamiento de la tapa y no a través de la modulación inmunitaria. Usando modelos estructurales, muestran que la ausencia del grupo metilo adicional en cap1 unido por MTr1 evitaría la unión a PB2. Es de destacar que el agotamiento de las metiltransferasas alternativas no afecta la replicación de IAV o IBV. Por lo tanto, el cap-snatching de IAV e IBV requiere específicamente caps modificados con MTr1 pero no caps procesados ​​por otras metiltransferasas. TFMT actúa sinérgicamente con medicamentos antigripales aprobados y se mantuvo activo contra un mutante IAV resistente a baloxavir marboxil.

Varios virus secuestradores de cápsulas no requieren MTr1 y son resistentes a baloxavir y marboxil, lo que aumenta la posibilidad de que IAV e IBV también puedan desarrollar resistencia a TFMT. Sin embargo, las construcciones de IAV mutantes que contenían varios cambios en el sitio de unión de la caperuza de PB2 generalmente requerían MTr1 para la replicación. Por lo tanto, los determinantes del cap-snatching parecen conservados, lo que sugiere que el desarrollo de resistencia contra los inhibidores de MTr1 puede ser difícil. Sin embargo, dada la versatilidad de IAV e IBV y los mecanismos alternativos de captura de virus en virus estrechamente relacionados, como el virus de la influenza D, no se puede excluir el desarrollo futuro de resistencia.

Este estudio de Tsukamoto y sus colegas demuestra de manera impresionante cómo la investigación básica de las propiedades virales puede traducirse en el desarrollo de fármacos antivirales. Si bien los resultados del estudio son prometedores, algunas limitaciones son dignas de mención. El IC50 de TFMT es relativamente alto y MTr1 juega un papel importante en la maduración del ARNm celular y evita la detección inmune. Los ratones analizados en este estudio recibieron la primera dosis de TFMT dentro de la hora posterior a la exposición al virus y solo fueron tratados durante dos días. Por lo tanto, no está claro si el tratamiento con TFMT puede inducir respuestas inflamatorias y afectar la síntesis de proteínas celulares durante períodos más prolongados de tratamiento contra la gripe humana. Finalmente, también será importante explorar los efectos de TFMT en condiciones más realistas, ya que los pacientes con gripe generalmente comienzan el tratamiento después de la aparición de los síntomas.

Tsukamoto, Y. et al. La inhibición de la metiltransferasa de ARN celular anula la replicación y la protección del virus de la influenza. Ciencia 379, 586–591 (2023).

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Los autores cuentan con el apoyo de la DFG (CRC 1279) y de la BMBF (IMMUNOMOD, Restrict-SARS-CoV-2).

Instituto de Virología Molecular, Centro Médico de la Universidad de Ulm, Ulm, Alemania

Konstantin MJ Sparrer y Frank Kirchhoff

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KMJS y FK escribieron el manuscrito y prepararon la figura. Todos los autores han leído y aprobado el artículo.

Correspondencia a Frank Kirchhoff.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Sparrer, KMJ, Kirchhoff, F. Prevención del robo de gorras: un enfoque novedoso para abordar los virus de la influenza. Sig Transduct Target Ther 8, 193 (2023). https://doi.org/10.1038/s41392-023-01474-9

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Recibido: 21 de marzo de 2023

Revisado: 18 abril 2023

Aceptado: 24 abril 2023

Publicado: 08 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41392-023-01474-9

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