Small-Molecule Inhibitor of Flaviviral NS3-NS5 Interaction with Broad-Spectrum Activity and Efficacy In Vivo
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Inibidor de pequenas moléculas da interação NS3-NS5 de flavivírus com atividade de amplo espectro e eficácia in vivo
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Resumo
Todos os anos, o vírus da dengue (DENV) causa cem milhões de infecções em todo o mundo, que podem resultar em dengue ativa e dengue grave. Outros dois flavivírus transmitidos por mosquitos, o vírus Zika (ZIKV) e o vírus do Nilo Ocidental (WNV), são responsáveis por surtos prolongados e estão associados a doenças neurológicas graves, defeitos congênitos e, eventualmente, morte. Esses três vírus, apesar de sua importância para a saúde pública global, ainda carecem de tratamentos medicamentosos específicos. Aqui, descrevemos a descoberta, guiada pela estrutura, de pequenas moléculas com potencial antiviral pan-flavivírus por meio de uma triagem virtual de aproximadamente 1 milhão de estruturas direcionadas à superfície de interação NS3-NS5 de diferentes flavivírus. Duas moléculas inibiram a interação entre NS3 e NS5 do DENV in vitro e a replicação de todos os sorotipos de DENV, bem como de ZIKV e WNV, e apresentaram baixa propensão a selecionar vírus resistentes. Notavelmente, uma molécula demonstrou eficácia em um modelo murino de dengue, reduzindo o pico de viremia, a carga viral em órgãos-alvo e a patologia tecidual associada. Este estudo fornece a prova de conceito de que o direcionamento da interação NS3-NS5 dos flavivírus é uma estratégia terapêutica eficaz capaz de reduzir a replicação viral in vivo e revela novas estruturas químicas que podem ser desenvolvidas posteriormente, representando assim um marco significativo no desenvolvimento de medicamentos antiflavivirais de amplo espectro tão aguardados.
Abstract
Every year, dengue virus (DENV) causes one hundred million infections worldwide that can result in dengue disease and severe dengue. Two other mosquito-borne flaviviruses, i.e., Zika virus (ZIKV) and West Nile virus (WNV), are responsible of prolonged outbreaks and are associated with severe neurological diseases, congenital defects, and eventually death. These three viruses, despite their importance for global public health, still lack specific drug treatments. Here, we describe the structure-guided discovery of small molecules with pan-flavivirus antiviral potential by a virtual screening of ~1 million structures targeting the NS3-NS5 interaction surface of different flaviviruses. Two molecules inhibited the interaction between DENV NS3 and NS5 in vitro and the replication of all DENV serotypes as well as ZIKV and WNV and exhibited low propensity to select resistant viruses. Remarkably, one molecule demonstrated efficacy in a mouse model of dengue by reducing peak viremia, viral load in target organs, and associated tissue pathology. This study provides the proof of concept that targeting the flaviviral NS3-NS5 interaction is an effective therapeutic strategy able to reduce virus replication in vivo and discloses new chemical scaffolds that could be further developed, thus providing a significant milestone in the development of much awaited broad-spectrum antiflaviviral drugs.
Assunto
Flavivirus, Vírus da dengue, Zika virus, Vírus do nilo ocidental, Antivirais
Palavras-chave
Flavivirus, NS3-NS5 interaction, Dissociative inhibitors, Antiviral drugs, Dengue virus, West-Nile virus, Zika virus, Antiviral agents
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https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.03097-22