Onderzoek naar het effect van Montelukast bij COVID-19

Het nieuwe coronavirus van 2019 (SARS-CoV-2) werd voor het eerst gemeld in december 2019 in Wuhan (Hubei, China). Het heeft zich snel verspreid naar andere landen over de hele wereld en heeft ertoe geleid dat meer dan 67 miljoen mensen wereldwijd een urgente wereldwijde pandemie zijn geworden. Coronavirussen zijn omhulde, niet-gesegmenteerde positieve-sense RNA-virussen die behoren tot de familie van Coronaviridae, de grootste familie in Nidovirales en wijd verspreid bij mensen, andere zoogdieren en vogels, die ademhalings-, darm-, lever- en neurologische aandoeningen veroorzaken. Van zeven soorten coronavirus is bekend dat ze ziekten bij mensen veroorzaken. Vier van hen (229E, OC43, NL63 en HKU1) komen vaak voor en veroorzaken meestal verkoudheidssymptomen bij immunocompetente personen, terwijl de andere drie, SARS-CoV, MERS-CoV en SARSCoV-2, ernstige symptomen en de dood veroorzaken.

SARS-CoV-2 heeft vier structurele eiwitten: nucleocapside, envelop, membraan en spike. Deze vier eiwitten spelen een vitale rol tijdens de virale infectie. Het Spike-glycoproteïne (S-eiwit) dat zich op het buitenoppervlak van coronavirussen bevindt, is verantwoordelijk voor de verbinding en het binnendringen van het virus in gastheercellen. Het S-eiwit bemiddelt receptorherkenning, celhechting en fusie tijdens virale infectie. Terwijl het virus zich in zijn natuurlijke omgeving bevindt, is het S-eiwit van het coronavirus inactief. Tijdens virale infectie activeren doelcelproteasen het S-eiwit door het te splitsen in S1- en S2-subeenheden, die nodig zijn om het membraanfusiedomein te activeren na virale binnenkomst in doelcellen. De S1-subeenheid omvat het receptorbindende domein (RBD). Dit domein bindt direct aan het peptidase-domein angiotensin converting enzyme 2 (ACE-2). S2 functioneert tijdens membraanfusie. Het chymotrypsine-achtige cysteïneprotease genaamd 3C-achtig protease (3CLpro) ook wel hoofdprotease (Mpro) genoemd in SARS-CoV-2 is een vitaal enzym dat betrokken is bij processen zoals de verwerking, assemblage en replicatie van het virus.

Een van de belangrijkste kenmerken van ernstige COVID-19 is een verhoogde cytokineproductie. Aangenomen wordt dat de ernst van de ziekte voornamelijk verband houdt met de cytokinestorm, een agressieve immuunrespons op het virus. Het aantal witte bloedcellen, neutrofielen en niveaus van procalcitonine, C-reactief proteïne en andere ontstekingsindices zoals IL2, IL7, IL10, granulocyt-koloniestimulerende factor (GSCF), interferon-induceerbaar eiwit -10 (IP10), monocyt chemotactisch eiwit -1 (MCP1), macrophage inflammatory protein-1α (MIP1A) en TNF zijn significant hoger in ernstige gevallen bij patiënten met COVID-19. In het bijzonder zijn IL-1β, IL-6 en IL-10 de drie meest verhoogde cytokines in ernstige gevallen. Een gevolg van de cytokinestorm is longletsel dat zich kan ontwikkelen tot acuut longletsel of een ernstiger type (acute respiratory distress syndrome, ARDS). Studies hebben de relatie aangetoond tussen COVID-19 en de meest voorkomende chronische aandoeningen zoals diabetes, hart- en vaatziekten, aandoeningen van het ademhalingssysteem, aandoeningen van het immuunsysteem, enz. Astma en chronische obstructieve longziekte (COPD) behoren tot de aandoeningen van het ademhalingssysteem die worden het meest benadrukt. Astma is een chronische inflammatoire luchtwegaandoening. Er is significant bewijs dat de relatie weergeeft van astmapatiënten in de populatie met virale infecties zoals rhinovirussen. Virusinfecties veroorzaken infecties van de bovenste luchtwegen, zoals influenza A, rhinovirus en respiratoir syncytieel virus (RSV) verhogen de lokale leukotrieenspiegels. Leukotriënen, die een rol spelen bij de samentrekking van bronchiale spieren, zijn effectief bij het initiëren en versterken van vele biologische reacties, waaronder uitscheiding van mestcelcytokine, activering van macrofagen en rijping en migratie van dendritische cellen. Leukotriënen (LTC4, LTD4 en LTE4), geactiveerde basofielen, eosinofielen, macrofagen en producten van mestcellen zijn soorten lipiden geconjugeerd met peptiden. LTD4-receptoren behoren tot de G-proteïne-gekoppelde receptor (GPCR)-familie. Montelukast is een selectieve leukotrieen (D4) receptorantagonist die lid is van chinolines en werd in 1998 door de FDA goedgekeurd als orale tablet. Het is een goedgekeurd medicijn dat wordt gebruikt voor allergische rhinitis, door inspanning veroorzaakte bronchospasmen en vooral profylaxe en chronische behandeling van astma. Als gevolg van LTD4-blokkering nemen de activering van de NF-kB-route en het vrijkomen van de pro-inflammatoire mediatoren (d.w.z. IL-6,8 en 10, TNF-a en MCP-1) af. Gezien deze ontstekingsremmende effecten door remming van de leukotrieenreceptor en mogelijke antivirale effecten, kan Montelukast overwogen worden als de effectieve medicatie tegen SARS CoV-2.

Hier onderzochten de onderzoekers aanvankelijk de mogelijke rol van montelukast bij de behandeling van SARS-CoV-2-infectie met moleculaire modelleringsbenaderingen op meerdere schaalniveaus en de veelbelovende resultaten ervan, zowel in het hoofdprotease als in de Spike/ACE2-interface, moedigden de onderzoekers aan om verdere gedetailleerde in vitro-experimenten uit te voeren. De resultaten van op FRET gebaseerde biochemische assays, oppervlakte-plasmonresonantie (SPR), pseudovirusneutralisatie en virusneutralisatie-experimenten toonden het effect van Montelukast op SARS-CoV-2 aan.

Deze studie was opgezet als een nationale, multicenter, open-label, gerandomiseerde, parallelle fase II-studie met drie armen.