Омикрон (B.1.1.529) представляет собой сильно мутировавший и высококонтагиозный вариант SARS-CoV-2, который в настоящее время вызывает крупные вспышки во многих странах. Защита, обеспечиваемая современными вакцинами, существенно снижена против Омикрона. 1 , 2 Кроме того, многие люди с ослабленным иммунитетом не могут быть эффективно защищены вакцинами. 3 Следовательно, противовирусная терапия будет иметь важное значение для защиты наиболее уязвимых людей от тяжелой формы COVID-19.
В качестве терапии COVID-19 были одобрены различные методы лечения антителами. 4 Кроме того, ряд низкомолекулярных противовирусных препаратов находится на стадии изучения или уже одобрен для лечения COVID-19. Ремдесивир, внутривенный ингибитор вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразы (nsp12), был первым противовирусным препаратом, одобренным для лечения COVID-19. 4 Молнупиравир и PF-07321332 представляют собой пероральные противовирусные препараты, которые, как ожидается, смогут решить проблемы, связанные с внутривенным введением агента. 4Молнупиравир, производное противовирусного препарата широкого спектра действия рибавирина, метаболизируется в активное соединение EIDD-1931, которое встраивается в комплементарную цепь РНК, используемую в качестве матрицы для синтеза вирусной геномной РНК во время репликации вируса атипичной пневмонии. Геном РНК CoV-2. Включение EIDD-1931 в цепь матрицы вызывает чрезмерные мутации во вновь синтезированных вирусных геномах, которые влияют на их функциональность в процессе, называемом «катастрофа ошибок» или «летальный мутагенез». 5 Молнупиравир одобрен в Великобритании для лечения уязвимых лиц, инфицированных SARS-CoV-2, сразу после постановки диагноза.
Сообщалось, что комбинация PF-07321332 (нирматрелвир) и ритонавира (который снижает метаболизм PF-07321332), также известная как паксловид, снижает госпитализацию лиц, инфицированных SARS-CoV-2, в клинических испытаниях. 4 Другие противовирусные препараты-кандидаты для лечения SARS-CoV-2 включают ингибиторы протеаз, камостат, нафамостат и апротинин, которые ингибируют расщепление и активацию белка вирусного шипа (S) протеазами клеток-хозяев и, в свою очередь, SARS-CoV-2. проникновение в клетки-хозяева. 6
Сообщалось о сниженной активности против варианта Омикрон для терапии антителами. 2 Однако действие противовирусных препаратов на Омикрон еще предстоит изучить. Здесь мы проверили эффекты EIDD-1931, рибавирина, ремдесивира, фавиправира (дополнительный ингибитор РНК-зависимой РНК-полимеразы, который показал активность против SARS-CoV-2 в клинических испытаниях фазы III), 7 PF-07321332, нафамостат, камостат. , и апротинин на репликацию двух изолятов SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) (Omicron 1, Omicron 2, см. дополнительную информацию, данные S1 ) и одного изолята Delta (B.1.167.2) (см. информация, данные S1 ) 8 в клетках Caco-2 и Calu-3, как описано ранее. 9
Изоляты Omicron заражали меньше клеток в культурах клеток Calu-3 и Caco-2 по сравнению с изолятом Delta (рис. 1a, b ), что согласуется с предыдущими выводами в клетках Calu-3 10 и в верхних дыхательных путях хомяков. . 11

a Клетки Caco-2 и Calu-3 были инфицированы вариантом Delta SARS-CoV-2 (идентификатор GenBank: MZ315141), Omicron 1 (идентификатор GenBank: OL800702) и Omicron 2 (идентификатор GenBank: OL800703) при МВД 0,01. Количество инфицированных клеток в разные моменты времени после заражения определяли с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания S-белка SARS-CoV-2. На графиках представлены средние значения ± стандартное отклонение для 12 биологических повторов. b Показаны репрезентативные иммунофлуоресцентные изображения а (4-кратное увеличение). c Уровень вирусной инфекции в клетках A549-ACE2/TMPRSS2 MDA5-WT (wt) и A549-ACE2/TMPRSS2 MDA5 KO (MDA5 KO) через 72 ч после инфицирования, определяемый иммунофлуоресцентным окрашиванием S-белка. На графике представлены данные четырех биологических повторностей. гИндукция транскрипционной активности IRF через 24 часа после инфицирования в анализе промотора-репортера. График отображает среднее значение ± стандартное отклонение для четырех биологических повторов. e Дозозависимое воздействие отдельных противовирусных соединений на изоляты вариантов SARS-CoV-2 Omicron и Delta. Соединения добавляли к конфлюэнтным монослоям, после чего клетки инфицировали вирусными вариантами при множественности заражения 0,01. Степень ингибирования оценивали через 24 ч (Caco-2) и 48 ч (Calu-3) после инфицирования путем окрашивания белка S. Графики изображают средние значения ± стандартное отклонение для трех биологических повторностей. P -значения были рассчитаны с использованием двухфакторного дисперсионного анализа ( c , d ). нс, не имеет значения
Однако все три изолята демонстрировали сопоставимые паттерны инфекции в клетках Vero (рис. 1а, б ). В отличие от клеток Caco-2 и Calu-3, клетки Vero имеют дефектный ответ на интерферон и представляют собой устоявшуюся модель для изучения репликации вируса на фоне клеток-хозяев с дефицитом интерферона. 12 Следовательно, различия в репликации вируса Омикрон в интерферон-компетентных (Caco-2, Calu-3) и интерферон-дефицитных (Vero) клетках позволяют предположить, что вирусы Омикрон могут быть менее эффективны в противодействии передаче сигналов клеточного интерферона, чем дельта-вирусы.
Соответственно, изолят Delta продемонстрировал превосходные паттерны инфекции в клетках A549, трансдуцированных ACE2 (клеточный рецептор S-белка SARS-CoV-2) и TMPRSS2 (расщепляет и активирует S), но не в той же клеточной модели с дефектной передачей сигналов интерферона из-за к нокауту MDA5 13 (рис. 1в ). Более того, изоляты Omicron, но не изолят Delta, активировали передачу сигналов интерферона, на что указывает активация промотора фактора ответа на интерферон (IRF) в клетках A549, что было предотвращено нокаутом MDA5 (Fig. 1d ). В совокупности эти данные показывают, что вирусы Омикрон менее эффективны, чем вирусы Дельта, в противодействии интерфероновому ответу в клетках человека, что может способствовать более низкой патогенности варианта Омикрон, наблюдаемого у пациентов.14 Примечательно, что белки SARS-CoV-2, которые, как известно, ингибируют ответ интерферона клетки-хозяина, включая S, NSP3, NSP6, NSP14, нуклеокапсид (N) и мембрану (M), мутировали в варианте Omicron. 15
Противовирусное тестирование показало одинаковую чувствительность изолятов Омикрон и Дельта к EIDD-1931, PF-07321332, ремдесивиру, фавиправиру, рибавирину, нафамостату, камостату и апротинину и, следовательно, к ряду препаратов, представляющих различные механизмы действия (рис. 1д ). ). Это показывает, что мутации в варианте Омикрон не вызывают существенных изменений в профилях лекарственной чувствительности вирусов.
Для препаратов, нацеленных на РНК-зависимую РНК-полимеразу и репликацию вирусного генома, это может не стать большим сюрпризом. В комплексе репликаза-транскриптаза (nsp7, nsp8, nsp9, nsp10, nsp12, nsp14) в исследованных изолятах Omicron присутствовали только две миссенс-мутации, обе из которых являются частью набора мутаций, определяющих вариант Omicron. РНК-зависимая РНК-полимераза nsp12 содержит единственное изменение, P323L, которое также присутствовало в вариантах Alpha, Beta и Gamma. P323L находится далеко от сайта связывания РНК (дополнительная информация, рис. S1 ), и на основе структурного анализа ожидается, что он не повлияет на репликацию РНК.
Еще одна определяющая вариант мутация присутствовала в экзонуклеазе (nsp14), приводя к изменению I42V, которое присутствует вблизи сайта интерфейса с nsp10. Это консервативная замена двух небольших гидрофобных боковых цепей. Структурный анализ показывает, что боковая цепь I42 контактирует с V40 и N41, которые непосредственно контактируют с nsp10 (дополнительная информация, рис. S2 ). Однако это незначительное изменение, которое вряд ли окажет значительное влияние на взаимодействие с nsp10 или на активность противовирусных препаратов.
В отличие от нашего исследования, в котором не было обнаружено различий между чувствительностью изолятов Omicron и Delta к ингибиторам TMPRSS2, одно предыдущее исследование показало, что изолят Omicron менее чувствителен к камостату, чем изолят Delta. 10 Учитывая, что в этом исследовании сравнивали два изолята в одной клеточной линии, возможно, что геномные различия между этими изолятами, которые не зависят от тех, которые определяют варианты Delta и Omicron, были ответственны за наблюдаемые различия. Примечательно, что мы обнаружили в клетках Caco-2 16,3-кратную разницу между IC 50 камостата для нашего изолята Delta (0,49 мкМ) и для изолята Omicron 2 (0,03 мкМ) (рис. 1e ). Однако изолят Омикрон 1 показал IC 50 камостата.(0,40 мкМ), что очень близко к полученному для изолята Delta, и мы не наблюдали аналогичной разницы в клетках Calu-3 (рис. 1e ).
Более того, мутации Omicron обнаруживаются только в непосредственной близости от одного из сайтов расщепления S. H655Y, N679K и P681H расположены близко к сайту расщепления фурином 685. Среди этих мутаций только N679K специфична для Omicron (нумерация остатков основана на последовательности эталонного белка вируса). Для этой области S нет структуры, потому что это неупорядоченная, гибкая область. N679K (и P681H) увеличивает положительный заряд, но нет очевидных указаний на то, что эти мутации могут влиять на расщепление S.
В заключение, наше сравнение изолятов Omicron и Delta на разных клеточных моделях показывает, что вирусы Omicron остаются чувствительными к широкому спектру препаратов против SARS-CoV-2 и кандидатов в лекарства с широким спектром механизмов действия. Кроме того, вирусы Омикрон менее эффективны в противодействии интерфероновому ответу клетки-хозяина, что может объяснить, почему они вызывают менее тяжелое заболевание. 14