Montelukastin vaikutuksen tutkiminen COVID-19:ssä

Vuoden 2019 uusi koronavirus (SARS-CoV-2) raportoitiin ensimmäisen kerran joulukuussa 2019 Wuhanissa (Hubei, Kiina). Se on levinnyt nopeasti muihin maihin ympäri maailmaa ja vaikuttanut yli 67 miljoonaan ihmiseen maailmanlaajuisesti, ja siitä on tullut kiireellinen globaali pandemia. Koronavirukset ovat vaipallisia, segmentoimattomia positiivisia RNA-viruksia, jotka kuuluvat Coronaviridae-heimoon, joka on suurin Nidovirales-heimo ja jotka ovat laajalle levinneitä ihmisissä, muissa nisäkkäissä ja linnuissa, aiheuttaen hengitys-, suolisto-, maksa- ja neurologisia sairauksia. Seitsemän koronaviruslajin tiedetään aiheuttavan sairauksia ihmisissä. Niistä neljä (229E, OC43, NL63 ja HKU1) ovat yleisiä ja aiheuttavat enimmäkseen flunssan oireita immuunikyvyttömällä henkilöllä, kun taas muut kolme, SARS-CoV, MERS-CoV ja SARSCoV-2, aiheuttavat vakavia oireita ja kuoleman.

SARS-CoV-2:ssa on neljä rakenneproteiinia, jotka ovat nukleokapsidi, vaippa, kalvo ja piikki. Näillä neljällä proteiinilla on tärkeä rooli virusinfektion aikana. Koronavirusten ulkopinnalla sijaitseva Spike-glykoproteiini (S-proteiini) on vastuussa viruksen liittymisestä ja pääsystä isäntäsoluihin. S-proteiini välittää reseptorin tunnistamista, solujen kiinnittymistä ja fuusiota virusinfektion aikana. Viruksen ollessa luonnollisessa ympäristössään koronaviruksen S-proteiini on inaktiivinen. Virusinfektion aikana kohdesolun proteaasit aktivoivat S-proteiinin pilkkomalla sen S1- ja S2-alayksiköiksi, joita tarvitaan aktivoimaan kalvofuusiodomeeni viruksen tultua kohdesoluihin. S1-alayksikkö sisältää reseptoria sitovan domeenin (RBD). Tämä domeeni sitoutuu suoraan peptidaasidomeeniin angiotensiiniä konvertoivaan entsyymiin 2 (ACE-2). S2 toimii kalvofuusion aikana. Kymotrypsiinin kaltainen kysteiiniproteaasi, jota kutsutaan 3C-kaltaiseksi proteaasiksi (3CLpro), eli pääproteaasiksi (Mpro), SARS-CoV-2:ssa on elintärkeä entsyymi, joka osallistuu prosesseihin, kuten viruksen käsittelyyn, kokoamiseen ja replikaatioon.

Yksi vakavan COVID-19:n tärkeimmistä ominaisuuksista on lisääntynyt sytokiinituotanto. Taudin vakavuuden uskotaan liittyvän ensisijaisesti sytokiinimyrskyyn, joka on aggressiivinen immuunivaste virukselle. Valkosolujen, neutrofiilien määrä ja prokalsitoniinin, C-reaktiivisen proteiinin ja muiden tulehdusindeksien, kuten IL2, IL7, IL10, granulosyyttipesäkkeitä stimuloiva tekijä (GSCF), interferonilla indusoituva proteiini -10 (IP10), monosyyttien kemotaktinen proteiini, tasot -1 (MCP1), makrofagien tulehduksellinen proteiini-1α (MIP1A) ja TNF ovat merkittävästi korkeampia vakavissa tapauksissa COVID-19-potilailla. Tarkemmin sanottuna IL-1β, IL-6 ja IL-10 ovat kolme eniten kohonnutta sytokiinia vakavissa tapauksissa. Yksi sytokiinimyrskyn seurauksista on keuhkovaurio, joka voi kehittyä akuutiksi keuhkovaurioksi tai sen vakavammaksi tyypiksi (akuutti hengitysvaikeusoireyhtymä, ARDS). Tutkimukset ovat osoittaneet yhteyden COVID-19:n ja yleisimpien kroonisten sairauksien, kuten diabeteksen, sydän- ja verisuonitautien, hengityselinten sairauksien, immuunijärjestelmän häiriöiden jne. välillä. Astma ja krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus (COPD) ovat niitä hengityselinten sairauksia, jotka korostuvat eniten. Astma on krooninen tulehduksellinen hengitysteiden sairaus. On olemassa merkittävää näyttöä, joka edustaa väestön astmapotilaiden suhdetta virusinfektioihin, kuten rinoviruksiin. Virusinfektiot aiheuttavat ylähengitystieinfektioita, kuten influenssa A, rinovirus ja hengitysteiden synsyyttivirus (RSV) nostavat paikallisia leukotrieenitasoja. Leukotrieenit, joilla on rooli keuhkoputkien lihasten supistumisessa, ovat tehokkaita käynnistämään ja vahvistamaan monia biologisia vasteita, mukaan lukien syöttösolujen sytokiinien eritys, makrofagien aktivaatio ja dendriittisolujen kypsyminen ja migraatio. Leukotrieenit (LTC4, LTD4 ja LTE4), aktivoidut basofiilit, eosinofiilit, makrofagit ja syöttösolutuotteet ovat peptideihin konjugoituja lipidejä. LTD4-reseptorit kuuluvat G-proteiiniin kytkettyjen reseptorien (GPCR) perheeseen. Montelukast on selektiivinen leukotrieeni (D4) -reseptorin antagonisti, joka on kinoliinien jäsen ja FDA hyväksyi sen suun kautta otettavaksi tabletiksi vuonna 1998. Se on lisensoitu lääke, jota käytetään allergiseen nuhaan, rasituksen aiheuttamaan bronkospasmiin ja erityisesti astman ennaltaehkäisyyn ja krooniseen hoitoon. LTD4-salpauksen seurauksena NF-kB-reitin aktivaatio ja proinflammatoristen välittäjien (eli IL-6, 8 ja 10, TNF-a ja MCP-1) vapautuminen vähenevät. Ottaen huomioon nämä leukotrieenireseptorin eston aiheuttamat anti-inflammatoriset vaikutukset ja mahdolliset antiviraaliset vaikutukset, Montelukastia voidaan harkita tehokkaana lääkkeenä SARS CoV-2:ta vastaan.

Aluksi tutkijat tutkivat Montelukastin mahdollista roolia SARS-CoV-2-infektion hoidossa monimittaisen molekyylimallinnuksen avulla, ja sen lupaavat tulokset sekä pääproteaasissa että Spike/ACE2-rajapinnassa rohkaisivat tutkijoita suorittamaan lisää yksityiskohtaisia ​​in vitro -kokeita. FRET-pohjaisten biokemiallisten määritysten, pintaplasmoniresonanssin (SPR), pseudoviruksen neutralointi- ja virusneutralointikokeiden tulokset osoittivat Montelukastin vaikutuksen SARS-CoV-2:een.

Tämä tutkimus suunniteltiin kansalliseksi, monikeskusiseksi, avoimeksi, satunnaistetuksi, rinnakkaistutkimukseksi, kolmihaaraiseksi, vaiheen II tutkimukseksi.