Discovery of new antiviral methylase, protease, and helicase inhibitors of corona-, flavi-, and alphaviruses
发现冠状病毒、黄病毒和甲病毒的新型抗病毒甲基化酶、蛋白酶和解旋酶抑制剂
基本信息
- 批准号:10513923
- 负责人:
- 金额:$ 570.11万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-05-16 至 2025-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:2019-nCoVAerosolsAlphavirusAnimal ModelAnimalsAntiviral AgentsBiochemicalBiological AssayBiological AvailabilityCOVID-19COVID-19 outbreakCaspaseCell Membrane PermeabilityCellsCessation of lifeCharacteristicsChemicalsChikungunya virusChinaCollectionCombined Modality TherapyComplexConsultationsContractsCoronavirusDevelopmentDiseaseDisease OutbreaksDistantDrug KineticsEnzymesFamilyFlaviviridaeFutureGoalsHumanIn VitroIndividualIndustryInfectionInnate Immune ResponseInstitutesLaboratoriesLeadLibrariesMedicineMetabolicMethyltransferaseMiddle East Respiratory Syndrome CoronavirusMonitorMutationNamesOralPatientsPeptide HydrolasesPharmaceutical ChemistryPharmaceutical PreparationsPharmacologyPolyproteinsPreparationProgram DevelopmentPropertyProtein BiosynthesisRNA HelicaseRNA VirusesRecombinant ProteinsRecording of previous eventsReportingResourcesRiceSARS-CoV-2 proteaseSH2D3A geneSH2D3C geneSeriesSolubilitySpecificityStructureSurfaceTherapeuticTogaviridaeToxic effectUniversitiesViralViral PneumoniaViral ProteinsVirusVirus ReplicationZIKAZoonosesassay developmentbaseclinical candidateclinical developmentcombatdesigndrug developmentdrug resistant virusfallshelicasehigh throughput screeningimprovedin vivoinhibitorinsightlead optimizationlead seriesluminescencemembermetropolitanmosquito-bornenoveloperationpandemic diseaseprogramsresistance mutationsmall moleculestructural biologyvirology
项目摘要
Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) represents an ongoing pandemic caused by Severe Acute Respiratory
Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and a current death toll of about 5 million. There are only limited antiviral
treatment options for patients who contracted the disease. In March 2020, we initiated collaborative small
molecule drug development including the laboratories of Dr. Tuschl (high-throughput screening (HTS) assay
development), Dr. Glickman (HTS operations), Dr. Patel (structural biology), Dr. Rice (virology), and the Tri-
Institutional Therapeutics Discovery Institute (medicinal chemistry) focusing on the two SARS-CoV-2 proteases,
NSP3/PLpro and NSP5/3CLpro, required for viral polyprotein processing, the cap N7-G methyltransferase
(MTase) NSP14, required for efficient viral protein synthesis and escape from host cell innate immune response,
and the RNA helicase NSP13 important for viral replication.
We developed robust, HTS fluorescent-substrate-based assays for monitoring PLpro, 3CLpro, and
NSP13 activities as well as a luminescence-based assay for monitoring NSP14 N7-G-MTase activity. By HTS of
the diverse library of 430,000 compounds available at Rockefeller University (RU), we identified hits in all assays,
validated hits, and pursued the most promising non-covalent hits in medicinal chemistry programs. Our lead
compounds for NSP14 and PLpro show IC50 values of 2 nM and 100 nM, respectively, and cell-based inhibition
of SARS-CoV-2 replication with EC50 values of 80 nM and 7 µM, without cellular toxicity.
Here, we propose further lead optimization to improve inhibitor potency and drug-like properties, as well
as apply our HTS expertise to target proteases, MTases, and helicases of other RNA viruses with pandemic
potential, including MERS, flavi- and alphaviruses. Our specific aims are: (1) Development of SARS-CoV-2
NSP14 and PLpro clinical candidates. Guided by structural insights from inhibitor-PLpro and NSP14
complexes, we will further optimize inhibitor potency and drug-like characteristics with industry-quality medicinal
chemistry support from TDI and this program, and the goal to develop 3-5 advanced leads that are subjected to
in vitro and in vivo DMPK/ADME-Tox studies utilizing all scientific cores designated for hit-to-lead and lead
optimization (2) Develop antiviral lead series against MTases, proteases and helicases of select members
of the Coronaviridae, Flaviviridae and Togaviridae families. We will adapt and develop HTS assays using
recombinant proteins and identify covalent and non-covalent inhibitors in the RU drug collection and accompany
the medicinal chemistry lead development to provide 3-5 leads per target for comprehensive DMPK/ADME-Tox
analysis. (3) Monitor the selectivity of novel small molecule antivirals in biochemical assays (using
increasingly distant viral and human recombinant proteins) and cell-based viral propagation, as well as
resistance mutation identification. We will express recombinant proteins or exploit assays from other projects
and scientific cores to define specificity of viral enzyme and replication inhibition and viral mutational escape.
2019 年冠状病毒病 (COVID-19) 是一种由严重急性呼吸系统疾病引起的持续流行病
冠状病毒 2 综合征 (SARS-CoV-2) 目前死亡人数约为 500 万人,抗病毒药物有限。
2020 年 3 月,我们启动了小型协作项目。
分子药物开发,包括 Tuschl 博士的实验室(高通量筛选 (HTS) 测定)
开发)、Glickman 博士(HTS 操作)、Patel 博士(结构生物学)、Rice 博士(病毒学)和 Tri-
机构治疗发现研究所(药物化学)专注于两种 SARS-CoV-2 蛋白酶,
NSP3/PLpro 和 NSP5/3CLpro,病毒多蛋白加工所需,帽 N7-G 甲基转移酶
(MTase) NSP14,是有效的病毒蛋白合成和逃避宿主细胞先天免疫反应所必需的,
RNA解旋酶NSP13对于病毒复制很重要。
我们开发了强大的基于 HTS 荧光底物的检测方法,用于监测 PLpro、3CLpro 和
NSP13 活性以及通过 HTS 监测 NSP14 N7-G-MTase 活性的基于发光的测定。
洛克菲勒大学 (RU) 提供的包含 430,000 种化合物的多样化库,我们在所有检测中都鉴定出了命中结果,
验证命中,并追求药物化学项目中最有前途的非共价命中。
NSP14和PLpro的化合物显示IC50值分别为2 nM和100 nM,并且基于细胞的抑制
SARS-CoV-2 复制的 EC50 值为 80 nM 和 7 µM,无细胞毒性。
在这里,我们建议进一步优化先导化合物以提高抑制剂的效力和类药特性
应用我们的 HTS 专业知识来靶向大流行的其他 RNA 病毒的蛋白酶、MTase 和解旋酶
我们的具体目标是:(1) SARS-CoV-2 的开发。
NSP14 和 PLpro 临床候选药物以抑制剂 PLpro 和 NSP14 的结构见解为指导。
复合物,我们将通过行业品质的药物进一步优化抑制剂效力和药物特性
TDI 和该计划的化学支持,以及开发 3-5 个先进先导化合物的目标
利用指定用于先导化合物和先导化合物的所有科学核心进行体外和体内 DMPK/ADME-Tox 研究
优化 (2) 开发针对选定成员的 MTase、蛋白酶和解旋酶的抗病毒先导系列
我们将使用冠状病毒科、黄病毒科和披膜病毒科的 HTS 检测方法进行调整和开发。
重组蛋白并识别 RU 药物集合中的共价和非共价抑制剂并伴随
药物化学先导物开发可为每个靶点提供 3-5 个先导物,用于综合 DMPK/ADME-Tox
(3) 监测新型小分子抗病毒药物在生化测定中的选择性(使用)
越来越远的病毒和人类重组蛋白)和基于细胞的病毒传播,以及
抗性突变鉴定。我们将表达其他项目的重组蛋白或检测结果。
和科学核心来定义病毒酶的特异性以及复制抑制和病毒突变逃逸。
项目成果
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