У результатах дослідження, опублікованого 14 листопада в Nature Communications, вчені з Медичної школи Кека Каліфорнійського університету (USC) та Центру досліджень та інновацій Клівлендської клініки Флориди описали, як вони виявили, що ліки, які пригнічують білок GRP78, пригнічують реплікацію SA у легких мишей.
У більш ранньому дослідженні група USC дійшла висновку, що той же препарат може знизити експресію гена білка, що викликає рак (KRAS), у мишей, інфікованих цим же типом онкологічного захворювання.
“Виявляється, рак і COVID-19 діють на клітини подібним чином”, – розповіла Емі Лі, доктор філософії, співавтор і професор біохімії та молекулярної медицини в USC.
Коли клітина перебуває у стані стресу, наприклад, при дії токсинів, екстремальних температур, фізичного пошкодження або вірусної інфекції, для нормального функціонування їй потрібно більше GRP78. Перетворення здорової клітини на ракову також є формою клітинного стресу. Ракові клітини використовують посилену експресію GRP78 для зростання та виживання.
Чи вивчала роль білка у розвитку раку більшу частину своєї кар’єри. Фактично, вона була першою людиною, яка клонувала людський GRP78. На початку 2020 року її лабораторія була зайнята дослідженням зв’язку між білком та розвитком ракових клітин з мутацією KRAS, а також іншими проектами, присвяченими функції GRP78 при раку.
«Потім з’явився COVID-19, – згадує Лі. Коли карантин набув чинності, всі лабораторії, які активно не працювали над проектами, пов’язаними з COVID-19, довелося закрити, включаючи лабораторію Лі. Але огляд більш ранньої літератури виявив цікаві результати. Дослідження інших коронавірусів, у тому числі того, що спричинив спалах респіраторного синдрому на Близькому Сході, показали, що вони використовували GRP78 для проникнення в клітини.
«Є гіпотези, які говорять про те, що GRP78 є важливим для багатьох вірусів, — сказав Лі. Вона направила роботу своєї лабораторії на з’ясування того, чи SARS-CoV-2 може бути одним з них.
Перші результати, опубліковані в 2021 році, показали, що вірус дійсно захопив GRP78, проникнув у клітини та розмножився. Але не було ясно, чи дійсно GRP78 необхідний реплікації вірусу.
Щоб з’ясувати це, дослідницька група заразила клітини легенів вірусом SARS-CoV-2 і спостерігала за зміною рівня GRP78 з часом. Побачивши, що рівень білка збільшується з розвитком інфекції, вчені обрали зворотний підхід: в іншому наборі клітин вони «збили» білок або запобігли його створенню, а потім заразили їх вірусом. Клітини без GRP78 мали менше шиповидного білка SARS-CoV-2 та нижчу продукцію інфекційного вірусу, що вказує на те, що цей білок необхідний для його реплікації.
Коли необхідність у білку підтвердилася, настав час подивитися, чи може націлювання на GRP78 лікувати COVID-19. Спочатку вчені заразили клітини SARS-CoV-2, потім додали HA15 — низькомолекулярний інгібітор GRP78, який дозволяє йому регулювати збірку білка. Препарат зменшував як розмір, так і кількість бляшок SARS-CoV-2, що утворилися, причому зменшення відбувалося ще більше в міру збільшення дози.
Зрештою, вчені звернулися до живих моделей. Вони вводили його мишам, інфікованим SARS-CoV-2 протягом трьох днів, починаючи з дня зараження. Наприкінці періоду вірусне навантаження в їх легенях було вдесятеро нижче, ніж у контрольному періоді.
“Ми припускаємо, що агенти проти GR78 у поєднанні з терапією проти SARS-CoV-2 можуть ще більше придушити інфекцію SARS-CoV-2, оскільки пригнічення GRP78 може позбавити вірус необхідного шаперону для проникнення та виробництва вірусного білка”, – написали вчені.
Інша робота Лі з HA15 показала, що він також впливає на рак з мутацією KRAS. Минулого року FDA схвалило перший препарат для лікування раку з мутацією KRAS, Amgen Lumakras.
Колись «невиліковною» хворобою, що колись вважалося, тільки торік і очікується, що FDA дасть оцінку адаграсибу від Mirati Therapeutics до 14 грудня, тоді як кілька кандидатів перебувають на різних стадіях клінічних випробувань.
У статті, опублікованій у вересні, лабораторія Лі поділилася результатами, які припускають, що пригнічення GRP78 за допомогою HA15 може бути ще однією корисною терапевтичною стратегією. Як на клітинних лініях, так і на мишачих моделях, команда показала, що препарат (поряд з іншим блокатором GRP78, YUM70) може зменшувати пухлини та рівні білка KRAS.
За словами Лі, хоча механізм того, як GRP78 сприяє реплікації вірусу, простий, те, як він регулює KRAS, набагато складніше.
Команда Лі зараз шукає відповіді на ці питання, а також з’ясовує безліч різних ролей GRP78 у різних частинах ракових клітин. Що стосується COVID-19, то їм необхідно буде з’ясувати, чи призводить нижчий тягар захворювання легень, який вони спостерігали у мишей, які отримували HA15, до вищих показників виживання. Вони вже мають ознаки того, що це станеться — заражені миші, яким давали препарат, наприклад, не схудли, і це натяк на те, що він захищав їх від тяжкої хвороби, — але їм потрібно буде провести додаткові дослідження, щоб бути впевненим. Вони також планують протестувати інші препарати, які блокують GRP78, крім HA15.
“Бачачи, що втрата ваги запобігла, можна припустити, що є перевага у виживанні, але ми маємо підтвердити дані”, – сказав Лі.
Вчені також планують вивчити, яку роль GRP78 може грати в тривалому COVID-синдромі, що характеризується сильною втомою, проблемами із серцем, проблемами з диханням та багатьом іншим, який, як було показано, слідує за інфекцією SARS-CoV-2 у деяких пацієнтів.
