Вопросы вирусологии. 2020; 65: 373-380
Антивирусный эффект нового конъюгата пурина LAS-131 в отношении вируса простого герпеса 1 типа (Herpesviridae: Alphaherpesvirinae: Simplexvirus: Human alphaherpesvirus 1) in vitro
https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-6-8Аннотация
Введение. Вирусы простого герпеса типа 1 (ВПГ-1) чрезвычайно широко распространены во всем мире и, подобно другим герпесвирусам, устанавливают пожизненные инфекции в организме хозяина. Спорадически реактивируясь, ВПГ-1 вызывает рецидивы как у иммунокомпетентных лиц, так и у имеющих ослабленный иммунитет и может стать причиной тяжелых заболеваний (слепота, энцефалит, генерализованные инфекции). Современные противогерпетические лекарственные средства, нацеленные главным образом на ингибирование репликации вирусной ДНК, не всегда оказываются достаточно эффективными, например из-за развития лекарственной резистентности. Как было показано нами ранее, новое оригинальное соединение LAS-131 высокоселективно ингибирует ре- продукцию ВПГ-1 (индекс селективности, SI = 63). В присутствии этого вещества в концентрации 20 мкг/мл титр ВПГ-1 (штамм L2) в условиях одноцикловой инфекции in vitro снижается на 4 lg.
Материал и методы. Чтобы установить этап(ы) жизненного цикла вируса, чувствительный(ные) к действию LAS-131, мы применили обычно используемый в мировой практике подход (метод варьирования времени добавления препарата, time-of-addition assay), позволяющий установить временнóй период, на который можно отсрочить введение тестируемого соединения без потери его противовирусной активности, и сравнить этот показатель с переломным временем введения ингибиторов с хорошо известным механизмом действия (in vitro).
Результаты. Нами впервые показано, что LAS-131 сохраняет выраженное противовирусное действие при внесении в экспериментальную систему не позднее 9 ч после инфицирования (p.i.), но не влияет на выход ВПГ-1 из клетки.
Обсуждение. Полученные результаты, а также известные данные о том, что в клеточной культуре, инфицированной ВПГ с высокой множественностью (≥1 БОЕ/кл), синтез вирусной ДНК прекращается через 9–12 ч после адсорбции, в совокупности позволяют предположить, что рассматриваемое соединение вмешивается в жизненный цикл ВПГ‑1 во время синтеза вирусной ДНК. Для точного установления биомишени, на которую действует LAS-131, необходимо проведение дальнейших исследований его механизма действия.
Список литературы
1. ВОЗ. Вирус простого герпеса. Available at: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/herpes-simplex-virus. (дата доступа 1 мая 2020 г.).
2. De Clercq E., Li G. Approved Antiviral Drugs over the Past 50 Years. Clin. Microbiol. Rev. 2016; 29(3): 695–747. https://doi.org/10.1128/CMR.00102-15.
3. Андронова В.Л. Современная этиотропная химиотерапия герпесвирусных инфекций: достижения, новые тенденции и перспективы. Альфагерпесвирусы (часть I). Вопросы вирусологии. 2018; 63(3): 106–14. https://doi.org/10.18821/0507-4088-2018-63-3-106-114.
4. Коровина A.H., Гуськова А.А., Скоблов М.Ю., Андронова В.Л., Галегов Г.А., Кочетков С.Н. и др. Анализ мутаций в генах ДНК-полимераз и тимидинкиназ клинических изолятов вируса простого герпеса, резистентных к антигерпетическим препаратам. Молекулярная биология. 2010; 44(3): 488–96. https://doi.org/10.1134/s0026893310030192.
5. Мусияк В.В., Галегов Г.А., Андронова В.Л., Краснов В.П., Левит Г.Л., Груздев Д.А. и др. (3S)-4-[6-(пурин-6-иламино) гексаноил]-3,4-дигидро-3-метил-7,8-дифтор-2Н-[1,4]-бензоксазин и (3R)-4-[6-(пурин-6-иламино)гексаноил]-3,4-дигидро-3-метил-7,8-дифтор-2Н-[1,4]бензоксазин, обладающие противовирусной активностью. Патент РФ №2644351; 2018.
6. Krasnov V.P., Musiyak V.V., Vozdvizhenskaya O.A., Galegov G.A., Andronova V.L., Gruzdev D.A.б et al. N-[ω-(Purin-6-yl)aminoalkanoyl] derivatives of chiral heterocyclic amines as promising anti-herpesvirus agents. Eur. J. Org. Chem. 2019; 2019: 4811–21. https://doi.org/10.1002/ejoc.201900727.
7. Sarisky R.T., Nguyen T.T., Duffy K.E., Wittrock R.J., Leary J.J. Difference in incidence of spontaneous mutations between herpes simplex virus types 1 and 2. Antimicrob. Agents Chemother. 2000; 44(6): 1524–9. https://doi.org/10.1128/aac.44.6.1524-1529.2000.
8. MacLean C.A. HSV entry and spread. In: Brown S.M., MacLean A.R., eds. Herpes Simplex Virus Protocols. Totowa, New Jersey: Humana Press; 1998: 9–18.
9. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Пер. с англ. М.: Практика; 1999.
10. Aranda-Anzaldo A. Evidence for an altered kinetics of DNA excision-repair in cells infected by herpes simplex virus type 1. Acta Virol. 1992; 36(5): 417–27. PMID: 1364017.
11. Dremela S.E., DeLuca N.A. Genome replication affects transcription factor binding mediating the cascade of herpes simplex virus transcription. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019; 116(9): 3734–9. https://doi.org/10.1073/pnas.1818463116.
12. Crumpacker C.S. Mechanism of action of Foscarnet against viral polymerases. Am. J. Med. 1992; 92(2A): 3S-7S. https://doi.org/10.1016/0002-9343(92)90329-a.
13. Callegaro S., Perrone R., Scalabrin M., Doria F., Palù G., Richter S.N. A core extended naphtalene diimide G-quadruplex ligand potently inhibits herpes simplex virus 1 replication. Sci. Rep. 2017; 7(1): 2341. https://doi.org/10.1038/s41598-017-02667-3.
14. Song S., Qiu M., Chu Y., Chen D., Wang X., Su A., et al. Downregulation of cellular c‑Jun N-terminal protein kinase and NF- κB activation by berberine may result in inhibition of herpes simplex virus replication. Antimicrob. Agents Chemother. 2014; 58(9): 5068–78. https://doi.org/10.1128/AAC.02427-14.
15. Elion G.B. Mechanism of action and selectivity of acyclovir. Am. J. Med. 1982; 73(1A): 7–13. https://doi.org/10.1016/0002-9343(82)90055-9.
16. Stengel G., Kuchta R.D. Coordinated leading and lagging strand DNA synthesis by using the Herpes Simplex Virus 1 replication complex and minicircle DNA templates. J. Virol. 2011; 85(2):957–67. https://doi.org/10.1128/JVI.01688-10.
17. Loret S., Guay G., Lippe R. Comprehensive characterization of extracellular herpes simplex virus type 1 virions. J. Virol. 2008; 82(17): 8605–18. https://doi.org/10.1128/JVI.00904-08.
18. Weller S.K., Coen D.M. Herpes simplex viruses: mechanisms of DNA replication. Cold Spring Harbor Perspect. Biol. 2012; 4(9): a013011. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a013011.
19. Heming J.D., Conway J.F., Homa F.L. Herpesvirus capsid assembly and DNA packaging. Adv. Anat. Embryol. Cell Biol. 2017; 223: 119–42. https://doi.org/10.1007/978-3-319-53168-7_6.
Problems of Virology. 2020; 65: 373-380
Antiviral effect of novel purine conjugate LAS-131 against Herpes simplex virus type 1 (Herpesviridae: Alphaherpesvirinae: Simplexvirus: Human alphaherpesvirus 1) in vitro
https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-6-8Abstract
Introduction. Herpes simplex viruses type 1 (HSV-1) are extremely widespread throughout the world and, similar to other herpesviruses, establish lifelong persistent infection in the host. Reactivating sporadically, HSV-1 elicits recurrences in both immunocompetent and immunocompromised individuals and can cause serious diseases (blindness, encephalitis, generalized infections). The currently available antiherpetic drugs that aimed mainly at suppressing replication of viral DNA are not always effective enough, for example, due to the development of drug resistance. As we showed earlier the newly discovered compound LAS-131 exhibits the strong and highly selective inhibitory activity against HSV‑1, including strain resistant to acyclovir (selective index, SI = 63). The presence of LAS-131 at a concentration of 20 μg/ml leads to a decrease in the titer of HSV-1 (strain L2) by 4 lg in a one round of HSV-1 replication.
Material and methods. To establish the step(s) of the virus life cycle that is sensitive to the action of LAS-131, we have applied a widely used approach, that made it possible to determine how long the addition of a compound can be postponed before it loses its antiviral activity (time-of-addition assay), and to compare this indicator with the crucial time of application of inhibitors with a well-known mechanism of action (in cell culture).
Results. It has been shown for the first time that LAS-131 retains a pronounced antiviral effect when introduced into the experimental system no later than 9 hours post-infection (p.i.). However, LAS-131 does not affect the release of HSV-1 from the cell.
Discussion. Together with published data on the termination of the synthesis of viral DNA 9–12 h after the adsorption in a cell culture infected with HSV with a high multiplicity (≥1 PFU/cell), our results suggest that LAS-131 interferes the life cycle of HSV-1 during synthesis of viral DNA. Further studies of the mechanism of action are necessary to establish definitely the biological target for this compound,.
References
1. VOZ. Virus prostogo gerpesa. Available at: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/herpes-simplex-virus. (data dostupa 1 maya 2020 g.).
2. De Clercq E., Li G. Approved Antiviral Drugs over the Past 50 Years. Clin. Microbiol. Rev. 2016; 29(3): 695–747. https://doi.org/10.1128/CMR.00102-15.
3. Andronova V.L. Sovremennaya etiotropnaya khimioterapiya gerpesvirusnykh infektsii: dostizheniya, novye tendentsii i perspektivy. Al'fagerpesvirusy (chast' I). Voprosy virusologii. 2018; 63(3): 106–14. https://doi.org/10.18821/0507-4088-2018-63-3-106-114.
4. Korovina A.H., Gus'kova A.A., Skoblov M.Yu., Andronova V.L., Galegov G.A., Kochetkov S.N. i dr. Analiz mutatsii v genakh DNK-polimeraz i timidinkinaz klinicheskikh izolyatov virusa prostogo gerpesa, rezistentnykh k antigerpeticheskim preparatam. Molekulyarnaya biologiya. 2010; 44(3): 488–96. https://doi.org/10.1134/s0026893310030192.
5. Musiyak V.V., Galegov G.A., Andronova V.L., Krasnov V.P., Levit G.L., Gruzdev D.A. i dr. (3S)-4-[6-(purin-6-ilamino) geksanoil]-3,4-digidro-3-metil-7,8-diftor-2N-[1,4]-benzoksazin i (3R)-4-[6-(purin-6-ilamino)geksanoil]-3,4-digidro-3-metil-7,8-diftor-2N-[1,4]benzoksazin, obladayushchie protivovirusnoi aktivnost'yu. Patent RF №2644351; 2018.
6. Krasnov V.P., Musiyak V.V., Vozdvizhenskaya O.A., Galegov G.A., Andronova V.L., Gruzdev D.A.b et al. N-[ω-(Purin-6-yl)aminoalkanoyl] derivatives of chiral heterocyclic amines as promising anti-herpesvirus agents. Eur. J. Org. Chem. 2019; 2019: 4811–21. https://doi.org/10.1002/ejoc.201900727.
7. Sarisky R.T., Nguyen T.T., Duffy K.E., Wittrock R.J., Leary J.J. Difference in incidence of spontaneous mutations between herpes simplex virus types 1 and 2. Antimicrob. Agents Chemother. 2000; 44(6): 1524–9. https://doi.org/10.1128/aac.44.6.1524-1529.2000.
8. MacLean C.A. HSV entry and spread. In: Brown S.M., MacLean A.R., eds. Herpes Simplex Virus Protocols. Totowa, New Jersey: Humana Press; 1998: 9–18.
9. Glants S. Mediko-biologicheskaya statistika. Per. s angl. M.: Praktika; 1999.
10. Aranda-Anzaldo A. Evidence for an altered kinetics of DNA excision-repair in cells infected by herpes simplex virus type 1. Acta Virol. 1992; 36(5): 417–27. PMID: 1364017.
11. Dremela S.E., DeLuca N.A. Genome replication affects transcription factor binding mediating the cascade of herpes simplex virus transcription. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019; 116(9): 3734–9. https://doi.org/10.1073/pnas.1818463116.
12. Crumpacker C.S. Mechanism of action of Foscarnet against viral polymerases. Am. J. Med. 1992; 92(2A): 3S-7S. https://doi.org/10.1016/0002-9343(92)90329-a.
13. Callegaro S., Perrone R., Scalabrin M., Doria F., Palù G., Richter S.N. A core extended naphtalene diimide G-quadruplex ligand potently inhibits herpes simplex virus 1 replication. Sci. Rep. 2017; 7(1): 2341. https://doi.org/10.1038/s41598-017-02667-3.
14. Song S., Qiu M., Chu Y., Chen D., Wang X., Su A., et al. Downregulation of cellular c‑Jun N-terminal protein kinase and NF- κB activation by berberine may result in inhibition of herpes simplex virus replication. Antimicrob. Agents Chemother. 2014; 58(9): 5068–78. https://doi.org/10.1128/AAC.02427-14.
15. Elion G.B. Mechanism of action and selectivity of acyclovir. Am. J. Med. 1982; 73(1A): 7–13. https://doi.org/10.1016/0002-9343(82)90055-9.
16. Stengel G., Kuchta R.D. Coordinated leading and lagging strand DNA synthesis by using the Herpes Simplex Virus 1 replication complex and minicircle DNA templates. J. Virol. 2011; 85(2):957–67. https://doi.org/10.1128/JVI.01688-10.
17. Loret S., Guay G., Lippe R. Comprehensive characterization of extracellular herpes simplex virus type 1 virions. J. Virol. 2008; 82(17): 8605–18. https://doi.org/10.1128/JVI.00904-08.
18. Weller S.K., Coen D.M. Herpes simplex viruses: mechanisms of DNA replication. Cold Spring Harbor Perspect. Biol. 2012; 4(9): a013011. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a013011.
19. Heming J.D., Conway J.F., Homa F.L. Herpesvirus capsid assembly and DNA packaging. Adv. Anat. Embryol. Cell Biol. 2017; 223: 119–42. https://doi.org/10.1007/978-3-319-53168-7_6.
