B38-CAP의 효소와 같은 재조합 박테리아 ACE2 수용체와 이소트레티노인의 조합은 COVID-19 감염 및 염증성 합병증에 대한 유망한 치료가 될 수 있습니다

이것은 더 큰 규모의 2B상 시험을 보증하는 효능 신호가 있는지 또는 그러한 시험을 수행해서는 안 된다는 것을 암시하는 피해가 있는지 조사하는 소규모 파일럿 연구입니다. 주요 종점에서 통계적으로 유의미한 결과를 낼 것으로 기대된다. 조사자는 모든 생물학적, 생리학적 및 임상 데이터를 조사하여 2B상 시험이 필요한지 여부를 결정합니다.

• 1차 유효성 분석은 최소 4회 용량의 활성 복합 약물을 투여받은 환자에 대해서만 수행됩니다. 적어도 1회 용량의 활성 약물을 투여받은 모든 환자에 대해 안전성 분석을 수행할 것입니다. 24명 이상의 COVID-19 피험자를 등록할 계획입니다. 각 그룹에 최소 12명의 평가 가능한 환자가 있을 것으로 예상됩니다.
• 실험 그룹: 7일 동안 0.4 mg/kg IV BID(눈가림 없음) + 에어로졸화된 13 시스 레티노산을 2 분할 용량으로 점진적으로 14일 동안 흡입 이소트레티노인 요법으로 0.2 mg/kg/일에서 4 mg/kg/일로 증가시키고 치료 표준 대조군: 치료 표준 개입 기간: 최대 14일의 치료 계획된 중간 분석 없음.

B38-CAP의 재조합 박테리아 ACE2 수용체 유사 효소와 이소트레티노인의 조합은 COVID-19 감염 및 염증 합병증에 대한 유망한 치료법이 될 수 있습니다.

마흐무드 엘카자즈1

1이집트 GOEIC 다미에타 대학교 과학부 화학 및 생화학과.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

소개

안지오텐신 전환 효소-2(ACE2) 수용체는 세 가지 코로나바이러스 변종(SARS-CoV, NL63 및 SARS-CoV-2)의 세포 진입을 매개합니다. ACE2 수용체는 편재하며 심장, 혈관, 장, 폐(특히 2형 폐포세포 및 대식세포), 신장, 고환 및 뇌에서 광범위하게 발현됩니다. ACE2는 대부분 세포막에 결합되어 있으며 용해성 형태로 순환계에 거의 존재하지 않습니다. 막 결합 및 가용성 ACE2의 중요한 유익한 기능은 안지오텐신 II를 안지오텐신1-7로 분해하는 것입니다. 결과적으로 ACE2 수용체는 안지오텐신 II가 AT1 수용체에 결합하여 발생하는 혈관 수축, 염증 증가 및 혈전증을 포함하는 몇 가지 해로운 영향을 제한합니다. 증가된 안지오텐신1-7 생성은 또한 G-단백질 결합 Mas 수용체에 대한 결합을 통해 역조절 보호 효과를 유발합니다. 불행하게도 막 융합을 통해 SARS-CoV2가 세포로 유입되면 ACE2 수용체가 현저하게 하향 조절되어 막 외부 부위에서 이러한 수용체의 촉매 효과가 손실됩니다. 증가된 폐 염증 및 응고는 ACE→안지오텐신 II→AT1 수용체 축을 통해 강화되고 반대되지 않는 안지오텐신 II 효과의 원치 않는 효과로 보고되었습니다. SARS-CoV-2에 감염된 환자의 임상 보고서는 감염 및 질병의 중증도와 관련된 몇 가지 특징(즉, 고령, 고혈압, 당뇨병, 심혈관 질환)이 다양한 정도의 ACE2 결핍을 공유한다는 것을 보여줍니다. 우리는 바이러스 침입에 의해 유도된 ACE2 하향 조절이 위의 조건과 관련된 기본 ACE2 결핍이 있는 사람들에게 특히 해로울 수 있다고 제안합니다. 바이러스 침입 후 추가 ACE2 결핍은 '부정적인' ACE→Angiotensin II→AT1 수용체 축과 '보호적인' ACE2→Angiotensin1-7→Mas 수용체 축 사이의 조절 장애를 증폭시킬 수 있습니다. 폐에서 이러한 조절 장애는 안지오텐신1-7에 의해 반대되지 않는 국소 안지오텐신 II 과잉행동에 의해 유발되는 염증 및 혈전성 과정의 진행을 선호할 것입니다. 이 환경에서 재조합 brACE2는 SARS-CoV-2 감염 환자에게 유망한 치료 접근법이 될 수 있습니다.

박테리아 유래 ACE2 유사 효소인 B38-CAP ACE2에 의한 레닌-안지오텐신 시스템(RAS) 구조

이전 연구 데이터에 따른 B38-CAP 유래 ACE2유사 효소의 예상 이점은 B38-CAP 유래 ACE2유사 효소가 인간 ACE2와 동일한 기능을 수행하는 동시에 COVID-스파이크 단백질에 대한 내성을 갖기 때문입니다. 진화적으로 그것은 인간 ace2와 너무 멀리 떨어져 있고 인간 ACE2는 ACE2와 같은 효소가 아니라 COVID-19의 실제 수용체이며 이것은 다음과 같이 논의됩니다.

B38-CAP은 고혈압 및 심장 기능 장애를 억제하는 박테리아 유래 ACE2 유사 효소입니다. 여기서 우리는 Paenibacillus sp.에서 파생된 carboxypeptidase인 B38-CAP를 보여줍니다. B38은 쥐의 안지오텐신 II 수치를 감소시키는 ACE2 유사 효소입니다. 단백질 3D 구조 분석에서 B38-CAP 상동체는 서열 동일성이 낮은 포유류 ACE2와 구조적 유사성을 공유합니다. 시험관 내에서 재조합 B38-CAP 단백질은 안지오텐신 II를 안지오텐신 1-7 및 기타 알려진 ACE2 표적 펩티드로 전환하는 것을 촉매했습니다. B38-CAP로 치료하면 마우스에서 안지오텐신 II 유발 고혈압, 심장 비대 및 섬유증이 억제됩니다. 또한, B38-CAP는 마우스에서 압력 과부하로 유발된 병리학적 비대, 심근 섬유증 및 심장 기능 장애를 억제했습니다. 우리의 데이터는 박테리아 B38-CAP를 ACE2 유사 카르복시펩티다아제로 식별하여 진화가 박테리아 카르복시펩티다아제를 인간 ACE2 유사 효소로 형성했음을 나타냅니다. 박테리아 공학은 고혈압 및 심부전에 대한 개선된 단백질 약물을 설계하는 데 활용될 수 있습니다. 반대로 막 고정 도메인이 없기 때문에 가용성인 재조합 인간 ACE2 단백질(rhACE2)을 사용한 치료는 심부전, 급성 폐 손상 및 당뇨병성 신장병증을 포함한 다양한 동물 모델에서 유익한 효과를 나타내는 것으로 입증되었습니다. 앞으로. rhACE2는 현재 ARDS 및 COVID-19 감염 환자를 치료하기 위해 임상에서 테스트되고 있습니다. 스웨덴 카롤린스카 연구소(Karolinska Institute)와 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학교(UBC)의 연구원들은 세포 배양 및 오가노이드를 사용하여 인간 재조합 용해성 안지오텐신 전환 효소 2(hrsACE2)라고 하는 ACE2의 유전자 변형 변이체를 추가함으로써 COVID -19는 세포에 들어가는 것을 막았습니다. Cell에 발표된 이 논문은 hrsACE2가 SARS-CoV-2의 바이러스 성장에 대한 용량 의존적 효과가 있으며 세포 배양에서 이를 1,000~5,000배 감소시킬 수 있음을 보여줍니다. rhACE2는 유익한 효과에도 불구하고 글리코실화된 단백질이기 때문에 이를 준비하기 위해서는 시간과 비용이 많이 드는 포유류 또는 곤충 세포를 이용한 단백질 발현 시스템이 필요하며, 이는 약물 개발 및 의료 경제에 유리하지 않을 수 있지만 면역 반응을 일으키는 것으로 보고된 바 있습니다. rhACE2의 만성 주입과 연관되어 rhACE226의 분해를 초래하며, 이는 B38-CAP에서 관찰되지 않았습니다. 2주 동안 B38-CAP를 주입한 마우스의 혈청에서 B38-CAP에 대한 항체가 검출되지 않았습니다. 의식이 있는 쥐에서 B38-CAP로 채워진 삼투성 미니 펌프를 이식하면 Ang II로 유도된 고혈압이 유의하게 억제되었습니다. 심박수에 영향을 미칩니다. 이러한 결과는 B38-CAP이 Ang II의 혈압 상승 효과를 길항한다는 것을 나타냅니다. 따라서 주 연구자는 B38-CAP의 복제된 박테리아 ACE2 수용체와 같은 효소로 치료하는 것이 COVID-19 감염 및 폐 손상 예방 약물이 brsACE2 외에도 재조합 인간 ACE2보다 더 우수할 수 있다고 예상하고 제안합니다. 실제 세포 대신 복제본에 부착… 바이러스가 세포를 같은 정도로 감염시키는 것을 방해하고 폐와 다른 기관에서 바이러스의 성장을 감소시켜야 합니다. 연구에 따르면 재조합 B38-CAP 단백질은 마우스에서 Ang II 수준을 하향 조절하고 Ang II 유발 고혈압, 병적 심장 비대 및 심근 섬유증을 길항하는 것으로 나타났습니다. 한 연구에서는 B38-CAP가 명백한 독성이 없는 마우스에서 압력 과부하로 유발된 심부전의 병리학에 유익한 효과를 보였고 B38-CAP의 전처리가 Ang II 주사 후 5분에 혈장 Ang II 수준의 막대한 증가를 현저하게 하향 조절했음을 보여주었습니다. ACE 억제제 또는 안지오텐신 수용체 차단제와 같은 Ang II 생성 또는 신호를 억제하기 위해 현재 사용되는 약물에 rhACE2 단백질에 의한 Ang II 수준의 직접적인 하향 조절은 심혈관 질환 및 기타 Ang II의 새로운 치료 전략을 위한 유망한 후보 중 하나입니다. -관련 질병, 예. 급성호흡곤란증후군. 한편, 단백질 약물로서 rhACE2의 대량 생산은 포유류 세포 발현 시스템의 요구 사항으로 인해 비용이 들지만, B38-CAP은 대장균 발현 시스템으로 쉽게 제조되며 비용 효율적입니다. 마우스 심부전 모델에서 치료 효능 및 독성 감소는 질병 모델에서 B38-CAP 또는 기타 미생물 카르복시펩티다아제에 대한 추가 조사를 보증할 것입니다. 또한 박테리아의 인간 ACE2 유사 효소는 재조합 단백질 약물의 더 나은 설계 및 준비를 위해 박테리아 단백질의 진화를 엔지니어링하는 새로운 전략의 길을 열어줄 수 있습니다. COVID-19를 억제하는 데 있어 rhACE2와 동일한 메커니즘을 수행하고 다른 제안된 메커니즘은 박테리아의 ACE2 유사 효소 B38-CAP를 인체에 주입하면 인간 ACE2와 동일한 기능을 수행하는 동시에 바이러스에 저항성을 갖게 된다는 것입니다. COVID-스파이크 단백질은 진화적으로 인간 ace2와 너무 멀리 떨어져 있고 인간 ACE2는 ACE2와 같은 효소가 아닌 COVID-19의 실제 수용체이며 또한 우리가 테스트한 세 가지 박테리아 카르복시펩티다아제 중 B38-CAP만이 음이온 농도에 대한 단백질 분해 활성의 의존성을 나타냈습니다. , 이는 ACE2 활동의 특징입니다. B38-CAP 역시 rhACE2와 동등한 7.5의 최적 pH를 보였다. 또한 MLN-4760의 IC50도 rhACE2와 B38-CAP 사이에서 동등했다. B38-CAP은 rhACE2와 매우 유사한 단백질 분해 활성을 나타내었지만 두 효소 사이의 기질 특이성에 차이가 있는 것으로 보입니다. 시간이 지나면 COVID-19의 실제 수용체인 인간 ACE2의 하향 조절 외에도 인간 ACE2와 동일한 기능을 수행하게 됩니다.

실제 수용체인 COVID-19의 ACE2 수용체 차단

Isotretinoin(13cis RA)은 ACE2 유전자 발현을 표적으로 하는 shRNA와 같은 작용을 통해 ACE2의 하향 조절을 통해 COVID 2019 진입을 억제할 수 있으며 이는 다음과 같이 논의됩니다.

SARS-COV-2로 인한 COVID-19 대유행은 2,000,000명 이상을 감염시켰고 150,000명 이상이 사망했습니다. 바이러스 진입에 필요한 주요 숙주 세포 단백질은 안지오텐신 전환 효소 2(ACE2)로, 폐, 구강 점막 및 장, 심장, 신장, 내피 및 피부의 폐포 상피 유형 II 세포를 비롯한 많은 조직에서 발현이 입증되었습니다. ACE2 발현 세포는 홈 세포로 작용할 수 있으며 ACE2 수용체가 세포 바이러스 진입 및 복제를 촉진하기 때문에 SARS-CoV-2 감염에 취약합니다. 한 연구에 따르면 고혈압 및 당뇨병 환자는 종종 ACE 억제제(ACEI) 또는 안지오텐신 II 유형-I 수용체 차단제(ARB)로 치료를 받기 때문에 SARS-CoV-2 감염 위험이 더 높을 수 있습니다. 이전에 ACE2 발현을 증가시키라고 제안했습니다. 20,000개 이상의 작은 분자에 대한 세포주에서 약물 치료를 위한 사전/사후 전사체 프로필의 공개적으로 이용 가능한 연결성 지도(Connectivity Map, CMAP) 데이터 세트를 분석한 Sinha 등의 또 다른 연구에서 이소트레티노인은 ACE 2 수용체의 가장 강력한 하향 조절제였습니다. 한편, 그들은 CMAP에서 현재 COVID-19 치료를 위해 임상 시험에서 조사되고 있는 6개의 약물(clinicaltrials.gov에서 가져온 클로로퀸, 탈리도마이드, 메틸프레드니솔론, 로사르탄, 로피나비르 및 리토나비르)을 발견했습니다. 그 중 어느 것도 ACE2 발현을 유의미하게 변화시키는 것으로 밝혀지지 않았습니다(P>0.1). 또한, 또 다른 연구에서는 이소트레티노인이 SARS-CoV-2 유전자에 의해 암호화되는 단백질인 잠재적 파파인 유사 프로테아제(PLpro) 억제제이며 표적 기반 가상 수행을 통해 COVID-19 치료에서 표적으로 삼아야 하는 단백질 중 하나로 간주된다는 것을 입증했습니다. 이전에 논의된 연구책임자로서의 리간드 스크리닝(13cRA)은 ACE2의 가장 강력한 다운-레귤레이터입니다. 수석 연구원은 13cRA가 ACE2 발현을 억제하고 하향 조절할 수 있을 것으로 예상하여 COVID 2019가 숙주 세포에 유입되는 것을 방지하는 데 있어 치료 가능성을 시사합니다.