Caracterização de novos inibidores da protease principal (MPro) de SARS-CoV-2 selecionados por inteligência artificialvoltar para a edição atual

A COVID-19 (Coronavirus Disease 2019) é uma doença infeciosa altamente contagiosa ocasionada pelo coronavírus da síndrome respiratória aguda severa 2 (SARS-CoV-2). Sua transmissão ocorre principalmente entre indivíduos em contato próximo através de gotículas orais ou nasais contendo o vírus. Inicialmente detectada na cidade de Wuhan (República Popular da China) no final de 2019, a COVID-19 rapidamente se espalhou pelo mundo alcançando o status de pandemia pela organização mundial da saúde (OMS) em março de 2020 que se mantém até hoje. Até o momento (12 de maio de 2022), cerca de 515 milhões de casos confirmados de COVID-19 já foram registrados no mundo todo levando à óbito aproximadamente 6,2 milhões de pessoas. Felizmente hoje existe uma variedade de vacinas que tem ajudado no controle desta doença. No entanto, o surgimento de novas variantes é uma preocupação constante. Neste contexto, outras abordagens terapêuticas também podem ser úteis, como a administração de fármacos. Diversas estratégias experimentais e computacionais têm auxiliado na descoberta de novos antivirais, como a triagem em alta vazão, triagem virtual e design de compostos por inteligência artificial. Muitas delas têm como objetivo encontrar compostos químicos que modulem a função de proteínas essenciais para o ciclo de vida do vírus. O SARS-CoV-2 é um vírus de RNA de fita simples, envelopado, que pertence à família Coronaviridae e gênero betacoronavírus. Parte do seu genoma codifica duas poliproteínas sobrepostas – pp1a e pp1ab – que, ao serem hidrolisadas, liberam uma série de proteínas necessárias para a replicação e transcrição viral. O processamento proteolítico dessas poliproteínas é feito predominantemente pela protease principal (Mpro, também conhecida como protease do tipo 3C ou 3CLPro), uma cisteína protease de 33,8 kDa. A atividade de Mpro é essencial para o ciclo de vida do vírus sendo, portanto, um alvo molecular validado para o desenvolvimento de fármacos. Além disso, não existe uma proteína homóloga em humanos o que diminui a chance de aparecimento de efeitos colaterais. Tais fatores tem estimulado a busca por inibidores desta enzima para o tratamento de COVID-19 e alguns compostos já se mostraram promissores. O maior exemplo disso é o fármaco PAXLOVID™ (combinação do nirmatrelvir e ritonavir) desenvolvido pela Pfizer para o tratamento da COVID-19 leve à moderada. Recentemente nosso grupo empregou técnicas de modelagem generativa por inteligência artificial para gerar novas moléculas com potencial inibitório sobre a atividade de Mpro de SARS-CoV-2. No total, 36 dessas moléculas foram adquiridas de fontes comerciais (Molport) e testadas sobre a Mpro recombinante. Dentre elas, 5 inibiram em mais de 30 % a atividade de Mpro na concentração de 100 µM. A mais potente apresentou um valor de IC50 (concentração do composto que inibe em 50 % a atividade enzimática) de aproximadamente 1,5 µM. Neste projeto propomos realizar um estudo mais aprofundado sobre a interação desses 5 inibidores com a Mpro recombinante (comercial ou produzida no laboratório) utilizando técnicas de cinética enzimática, termoforese e calorimetria. Todos os equipamentos necessários realização dos ensaios estão disponíveis na Plataforma de Bioensaios e Triagem de Fármacos do Instituto Oswaldo Cruz. A partir dessas técnicas será possível determinar se o inibidor é do tipo reversível ou irreversível, o mecanismo de inibição (ex: competitiva, acompetitiva), os valores das constantes de inibição (Ki) e de dissociação (KD), além de parâmetros termodinâmicos (ex: entalpia, entropia). Esperamos que os resultados gerados neste trabalho nos auxiliem no desenvolvimento de novos inibidores de Mpro com potencial farmacológico para o tratamento da COVID-19. Cronograma: cálculo do valor de IC50 dos compostos que ainda não tiveram este parâmetro determinado (mês 1), realização dos ensaios de reversibilidade (meses 2-3), determinação dos parâmetros cinéticos de inibição (meses 4-6), medida da afinidade da enzima pelos inibidores por termoforese (7-9), quantificação de parâmetros termodinâmicos da ligação (meses 10-12) e elaboração do relatório final do projeto (mês 12).