Недавно компания Pfizer рассказала о разработанном лекарстве против SARS-CoV-2. Это не первый препарат против COVID-19 — в данном вопросе передовой оказалась компания Merck со своей разработкой.

И все же, подобное событие подтолкнуло к очевидным вопросам. Каковы механизмы работы средств против коронавирусной инфекции? Чем принципиально отличаются друг от друга разные препараты? Какие из существующих решений более эффективны? Можно ли заменить вакцины лекарствами?

Ответы на все эти вопросы — в нашей сегодняшней статье. Ее мы подготовили совместно с авторами научно-популярного телеграм-канала БиоЛогика.
 

---

▶ Читать по теме: История о двух мишенях для противовирусных средств и связывающих их препаратах против COVID-19
 

---

Есть два подхода

Существует два принципиальных способа лечения коронавирусной инфекции: облегчение симптомов при тяжелом течении заболевания и прицельная терапия, направленная на вирус. В данной статье мы остановимся на втором подходе, однако стоит сказать пару слов о симптоматическом лечении.

COVID-19 начинается с размножения вируса в организме человека: симптомы вызываются вирусными частицами. На более поздних и тяжелых стадиях основная опасность — это гипервоспаление, вызванное слишком сильной активностью иммунной системы организма [1]. Цитокиновый шторм — главная причина проблем при тяжелом течении COVID-19: состояние организма ухудшается из-за механизма положительной обратной связи [2].

Чтобы «усмирить» иммунную систему, уже давно применяются разные неспецифичные иммуносупрессоры: дексаметазон и другие глюкокортикостероиды [3]. Позднее стали появляться более специфичные методики для предотвращения цитокинового шторма. Можно блокировать реакцию клеток на разные воспалительные сигналы. Тогда цитокины будут выделяться, но клетки будут менее активно на них реагировать, а положительная обратная связь будет ослаблена. По такому принципу работают ингибиторы определенных янус-киназ. Янус-киназы — это ферменты, участвующие во многих сигнальных каскадах, в том числе и в воспалительных. Среди ингибиторов янус-киназ — тофацитиниб, руксолитиниб и другие препараты [4].

Есть и классический, этиотропный способ лечения — воздействие на сам вирус, а не на иммунную систему. Недостаток этих препаратов при COVID-19 — применение эффективно только в самом начале развития болезни. На более поздних стадиях сам вирус уже не имеет ключевого значения: проблема кроется в иммунной системе. Если предотвратить размножение вируса, это позволит перенести коронавирусную инфекцию в легкой форме или практически бессимптомно. Коронавирус не запустит опасные иммунные реакции в организме, в итоге можно значительно снизить уровень летальности.

Чтобы эти лекарства работали, необходимо своевременное и массовое тестирование людей с любыми легкими симптомами. Каждому должны быть доступны экспресс-тесты, основанные на выявлении коронавирусных антигенов в слизистой. В России таких тестов проводится мало, поэтому перспективы применения подобных препаратов в нашей стране достаточно туманны.

---

▶ Читать по теме: 11 клинических испытаний, которые повлияют на медицину в 2022 году
 

---

Merck: аналог нуклеозида

Использование аналогов нуклеотидов — это старый проверенный способ лечения вирусных заболеваний, вызываемых вирусом простого герпеса, вирусом Эбола, ВИЧ и других.

Еще в декабре 2020 в Nature Microbiology было опубликовано исследование о том, что вещество под названием MK-4482, химически напоминающее нуклеозид цитидин, эффективно против COVID-19 [5]. Было показано, что его можно применять перорально в форме таблеток, что просто и удобно. Как соединение препятствует развитию болезни? Нуклеозиды — это основной «строительный материал» нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), они необходимы вирусу для репликации, поэтому MK-4482 вызывает различные проблемы при размножении вируса.

Действующее вещество проникает в зараженную клетку. Там препарат превращается в аналог нуклеотида: ведь для репликации вирус использует именно нуклеотиды, а нуклеозиды — это их предшественники. РНК-полимераза вируса — белок, отвечающий за репликацию, принимает эту молекулу за обычный нуклеотид. Репликация нарушается. Как это сказывается на SARS-CoV-2?

Во-первых, вставка «неправильного» нуклеотида может вызвать мутацию. Во-вторых, РНК-полимераза может ингибироваться или останавливаться: вирус не может размножаться. Вещество MK-4482 работает за счет первого механизма: вызывает многочисленные мутации вируса, препятствуя его размножению и эволюции. Биологи обманывают коронавирус, подсовывая его полимеразе фальшивые нуклеотиды.
 

Именно так работает лекарство, разработанное компанией Merck: препарат вызывает мутации в размножающемся SARS-CoV-2. Как заявляет компания, их препарат на 50 % снижает риск госпитализации больных коронавирусом, однако клинические испытания еще не закончены, поэтому окончательных выводов об эффективности и безопасности лекарства пока сделать нельзя. Потенциальный риск подобных препаратов — повышенная скорость появления новых штаммов, если лекарство используется неправильно и мутагенез недостаточно сильный, чтобы уничтожить популяцию вируса [16].

Pfizer: ингибитор вирусной протеазы

Препарат от Pfizer имеет принципиально иной механизм работы: главное действующее вещество является ингибитором вирусных протеаз, препятствуя размножению коронавируса. Как же это работает?

При сборке капсида — белковой оболочки вируса — коронавирус сначала синтезирует одну длинную полипептидную цепь, а затем разрезает ее с помощью протеаз. Получается несколько готовых белков [7]. Когда работа протеаз заблокирована, вирусные частицы не собираются, и вирус перестает размножаться. По такому принципу работают некоторые препараты от ВИЧ.

Одно из первых исследований о применении таких препаратов было опубликовано в августе 2020. Ремдесивир, EIDD-2801 и другие оказались эффективны против разных коронавирусов, в том числе и против SARS-CoV-2 [8].

Лекарство от Pfizer состоит из ингибитора вирусной протеазы PF-07321332 и вспомогательного вещества — ритонавира. Изначально ритонавир был открыт как ингибитор протеазы, но другого вируса — ВИЧ. В данном случае ритонавир повышает эффективность основного препарата: он преимущественно ингибирует цитохром печени Р450 — CY3А4, который метаболизирует основной компонент лекарства — PF-07321332. Цитохромы P450 — это большая группа ферментов печени из класса монооксигеназ, участвующие в инактивации, как правило, чужеродных веществ, в том числе и лекарств. Ритонавир ослабляет работу двух изоферментов цитохрома P450 — CYP3А4 и CYP2С6, в итоге эффективность лекарства повышается.

Компания Pfizer заявляет, что их препарат снижает уровень госпитализации на 89 %, однако клинические испытания пока продолжаются. В заявлениях Merck и Pfizer речь идет о разных фазах клинических испытаний, поэтому пока сложно сказать, какое из лекарств лучше.

Моноклональные антитела

Еще один способ лечения ковида — использование моноклональных антител [9]. Ученые выделяют антитела у людей, переболевших коронавирусом, исследуют эти антитела и синтезируют на их основе новые.

Синтезированные в лаборатории антитела состоят из двух фрагментов. Первая часть связывается с вирусными антигенами (Fab — от англ. fragment antigen binding), а вторая распознается иммунной системой (Fc — от англ. fragment crystallizable region, или кристаллизующийся фрагмент иммуноглобулина). Антитело взаимодействует с вирусными частицами (опсонизация) или зараженными вирусом клетками и привлекает к этому различные компоненты иммунитета: систему комплемента, натуральных киллеров. Активируется и гуморальный ответ: дифференцировка В-лимфоцитов в плазмоциты.

Кроме того, моноклональные антитела могут нейтрализовывать вирус напрямую: они образуют «шубу» вокруг вирусных частиц, и те больше не могут взаимодействовать с человеческими клетками.
 

Как и при вакцинации, антитела помогают справиться организму с инфекцией, однако в данном случае эти антитела — искусственные, а не выработанные самим организмом [10]. Это своего рода заместительная терапия.

Как правило, при лечении вирусов моноклональными антителами используют целые коктейли из нескольких типов антител, чтобы повысить эффективность. В случае коронавируса это бамланивимаб + этесивимаб или казиривимаб + имдевимаб. Другие антитела, например, сотровимаб, можно применять отдельно, а не в составе коктейля [9].

Подавляющее большинство моноклональных антител к коронавирусу связываются со спайковым белком коронавируса — тем самым шипом, за счет которого вирус зацепляется за клетки и заражает их. Когда этот шип закрыт антителами, размножение коронавируса сильно замедляется, а иммунная система, наоборот, активируется.

Авифавир — опасен и неэффективен?

Действующее вещество авифавира — фавипиравир — был открыт в Японии более пяти лет назад. Оно представляет собой производное пиразинкарбоксамида и ингибирует вирусную РНК-полимеразу, блокируя размножение разных РНК-вирусов.

Первое лекарство с фавипиравиром — это «‎Авиган», который был зарегистрирован в Японии в 2014 году в качестве препарата против гриппа. При этом применение авигана было одобрено только в «экстренных ситуациях» — против новых штаммов, когда другие средства оказались неэффективными.

В исследовании, посвященном безопасности фавипиравира, ученые делают такой вывод: в целом вещество безопасно, однако есть довольно много проблем [11]. Кроме того, фавипиравир противопоказан беременным [12], этот препарат так и не был зарегистрирован в США. Эффективность фавипиравира против коронавируса оказалась низкой, и препарат для лечения нигде не применялся.

Разработанный в России «‎Авифавир» по сути является дженериком японского фавипиравира — действующее вещество и механизм те же. В России были проведены клинические испытания. Использование препарата признано более эффективным, чем стандартная терапия [13]. Однако уровень значимости показателей вирусного клиренса (p-value) в этом исследовании составлял только 0.155, что значительно больше стандартных 0.01 или 0.05. Это значит, что результаты статистически недостоверны. Тем не менее, на основании этих исследований лекарство было зарегистрировано в России и включено в рекомендации Минздрава. Другие зарегистрированные в России препараты с этим же действующим веществом — «‎Арепливир» и «‎Коронавир». Эффективность и безопасность данных лекарств также вызывают сомнения.

Российские разработки: РНК-интерференция

Один из способов борьбы с коронавирусом — это применение РНК-интерференции: взаимодействие по принципу комплементарности специальной малой интерферирующей РНК с матричной РНК целевого белка, трансляцию которого мы хотим предотвратить. Молекула miРНК (от англ. microRNA) не несет в себе информации о каких-либо белках, как матричная РНК, но может запускать расщепление матричных РНК. Этот сигнал может «выключать» синтез определенных белков. Такое выключение называют РНК-интерференцией.

Если сделать miРНК, направленную против белков вируса, то можно остановить его размножение в организме. Несмотря на то, что РНК-интерференция была открыта уже более 20 лет назад, одобренных FDA лекарств на ее основе довольно мало. Только три препарата с использованием siРНК (от англ. small interfering RNA — малые интерферирующие РНК), среди которых нет противовирусных средств, и ни одного — с miРНК [14]. Тем не менее, препараты, работающие по принципу РНК-интерференции могут быть действительно эффективны, так как они неплохо работают против вируса гепатита C, который имеет схожий с коронавирусом геном [17].

Российские ученые из ФМБА разрабатывают подобные молекулы против коронавируса, уже были успешно проведены первые доклинические испытания [15]. Преимущество таких препаратов — в их высокой специфичности, ведь здесь работает принцип комплементарности нуклеотидов. Есть много проблем, которые предстоит решить: деградация миРНК в живом организме и доставка этой молекулы до клеток.

Что дальше?

Существуют различные способы лечения коронавирусной инфекции, однако пока что клинические испытания ни одного из препаратов не завершены. Когда лекарства будут окончательно протестированы и их можно будет применять, это позволит значительно снизить уровень госпитализации и летальности от коронавируса.

Но у всех лекарств есть определенные недостатки. Во-первых, применять препараты нужно на ранней стадии заболевания. Во-вторых, их применение должно строго контролироваться специалистами, так как в случае прерывания курса раньше времени у каждого отдельного пациента повышается вероятность появления устойчивых штаммов вируса. Это явление напоминает выработку резистентности бактерий к антибиотикам. Наконец, рассмотренные препараты очень дорогие: один курс может стоить несколько тысяч долларов. Поэтому всеобщая вакцинация остается главным инструментом для борьбы с пандемией: лекарством невозможно заменить прививки.

Список литературы

1. Tay M. Z. et al. The trinity of COVID-19: immunity, inflammation and intervention //Nature Reviews Immunology. – 2020. – Т. 20. – №. 6. – С. 363-374.
2. Zhang W. et al. The use of anti-inflammatory drugs in the treatment of people with severe coronavirus disease 2019 (COVID-19): The Perspectives of clinical immunologists from China //Clinical immunology. – 2020. – Т. 214. – С. 108393.
3. Lu S. et al. Effectiveness and safety of glucocorticoids to treat COVID-19: a rapid review and meta-analysis //Annals of translational medicine. – 2020. – Т. 8. – №. 10.
4. COVID-19 Treatment Guidelines. Kinase Inhibitors: Janus Kinase Inhibitors and Bruton’s Tyrosine Kinase Inhibitors (covid19treatmentguidelines.nih.gov)
5. Cox R. M., Wolf J. D., Plemper R. K. Therapeutically administered ribonucleoside analogue MK-4482/EIDD-2801 blocks SARS-CoV-2 transmission in ferrets //Nature microbiology. – 2021. – Т. 6. – №. 1. – С. 11-18.
6. Identifying mechanism for a new class of antiviral drugs could hasten approval (psu.edu)
7. Yang H. et al. Design of wide-spectrum inhibitors targeting coronavirus main proteases //PLoS biology. – 2005. – Т. 3. – №. 10. – С. e324.
8. Rathnayake A. D. et al. 3C-like protease inhibitors block coronavirus replication in vitro and improve survival in MERS-CoV–infected mice //Science translational medicine. – 2020. – Т. 12. – №. 557.
9. COVID-19 Treatment Guidelines. Anti-SARS-CoV-2 Monoclonal Antibodies (covid19treatmentguidelines.nih.gov)
10. Pelegrin M., Naranjo-Gomez M., Piechaczyk M. Antiviral monoclonal antibodies: can they be more than simple neutralizing agents? //Trends in microbiology. – 2015. – Т. 23. – №. 10. – С. 653-665.
11. Pilkington V., Pepperrell T., Hill A. A review of the safety of favipiravir–a potential treatment in the COVID-19 pandemic? //Journal of virus eradication. – 2020. – Т. 6. – №. 2. – С. 45-51.
12. Shiraki K., Daikoku T. Favipiravir, an anti-influenza drug against life-threatening RNA virus infections //Pharmacology & therapeutics. – 2020. – Т. 209. – С. 107512.
13. Ivashchenko A. A. et al. AVIFAVIR for treatment of patients with moderate coronavirus disease 2019 (COVID-19): interim results of a phase II/III multicenter randomized clinical trial //Clinical Infectious Diseases. – 2021. – Т. 73. – №. 3. – С. 531-534.
14. Hum C. et al. MicroRNA mimics or inhibitors as antiviral therapeutic approaches against COVID-19 //Drugs. – 2021. – Т. 81. – №. 5. – С. 517-531.
15. Khaitov M. et al. Silencing of SARS‐CoV‐2 with modified siRNA‐peptide dendrimer formulation //Allergy. – 2021.
16. Tejero H., Montero F., Nuño J. C. Theories of lethal mutagenesis: from error catastrophe to lethal defection //Quasispecies: From Theory to Experimental Systems. – 2015. – С. 161-179.
17. Hum C. et al. MicroRNA mimics or inhibitors as antiviral therapeutic approaches against COVID-19 //Drugs. – 2021. – Т. 81. – №. 5. – С. 517-531.