Чувствительность коронавирусов к противовирусному препарату ремдесивиру (GS-5734) опосредована вирусной полимеразой и экзорибонуклеазой, осуществляющей коррекцию ошибок

Новые коронавирусы вызывают у человека тяжёлые заболевания, однако одобренных препаратов для их лечения не существует. Экзорибонуклеаза nsp14 коронавирусов, осуществляющая коррекцию ошибок (ExoN), осложняет разработку противовирусных нуклеозидов благодаря своей корректирующей активности. Ранее мы показали, что аналог нуклеозида GS-5734 (ремдесивир) эффективно подавляет репликацию коронавирусов человека и зоонозных коронавирусов, а также снижает инфекцию в мышиной модели тяжёлого острого респираторного синдрома, вызванного коронавирусом (SARS-CoV). Однако в исследованиях GS-5734 не сообщалось о возникновении связанной с препаратом устойчивости, и механизм действия GS-5734 на коронавирусы дикого типа с функционирующей системой коррекции ошибок оставался неясным. Мы показали, что GS-5734 подавляет вирус мышиного гепатита (MHV), причём значения 50%-ной эффективной концентрации (EC50) сходны с таковыми для SARS-CoV и коронавируса ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV). При пассажировании MHV дикого типа в присутствии исходного нуклеозида GS-5734 были отобраны две мутации в полимеразе nsp12 в остатках, консервативных у всех коронавирусов; они обеспечивали устойчивость к GS-5734 до 5,6 раза, определённую по EC50. В отсутствие GS-5734 устойчивые вирусы не могли конкурировать с вирусом дикого типа при прямом совместном инфицировании и последующем пассажировании. Введение мутаций, обусловливающих устойчивость MHV, в SARS-CoV приводило к такому же фенотипу устойчивости и ослабляло патогенность SARS-CoV в мышиной модели. Наконец, мы показали, что мутант MHV, лишённый экзорибонуклеазной активности ExoN, был значительно более чувствителен к GS-5734. В совокупности эти результаты указывают, что GS-5734 взаимодействует с полимеразой nsp12 даже при сохранной корректирующей активности ExoN, а устойчивость к препарату можно преодолеть повышением его концентрации до нетоксичного уровня. Это дополнительно подтверждает перспективность разработки GS-5734 как препарата широкого спектра для защиты от существующих и новых коронавирусов.

Значимость: Коронавирусы вызывают тяжёлые инфекции у человека, однако одобренных противовирусных препаратов для их лечения нет. Разработку нуклеозидных препаратов против коронавирусных инфекций затрудняет наличие экзорибонуклеазы, осуществляющей коррекцию ошибок. В настоящем исследовании показано, что нуклеотидный пролекарственный препарат ремдесивир (GS-5734) эффективен также против коронавируса группы β-2a. Кроме того, GS-5734 эффективно подавляет коронавирусы с сохранной системой коррекции ошибок. После отбора под действием исходного нуклеозида GS-5734 две аминокислотные замены в полимеразе nsp12 в остатках, идентичных у всех коронавирусов, обеспечивали низкоуровневую устойчивость к GS-5734. Эти мутации снижали приспособленность MHV и ослабляли патогенность в животной модели инфекции SARS-CoV. В совокупности результаты определяют мишень действия GS-5734 и показывают, что устойчивость к препарату возникает с трудом, остаётся частичной и снижает приспособленность и вирулентность MHV и SARS-CoV, что подтверждает необходимость дальнейшей разработки GS-5734 как потенциально эффективного противовирусного препарата широкого спектра против коронавирусов.