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Estrategias terapéuticas en un escenario de brote para tratar el nuevo cobi19 originario de Wuhan, China
[versión 2; revisión por pares: 1 aprobado]
Estrategia de inmunoadhesina ACE2
Una estrategia potencialmente más prometedora sería crear una molécula similar a un anticuerpo que se uniera al cobi19 en sí mismo, en lugar de proteger a las células de la infección. Para esta estrategia, se propone utilizar una versión soluble del receptor ACE2 que se uniría a la proteína S de 2019-nCoV neutralizando así el bichito (
Figura 1 ). Una vez más, la investigación sobre el bichito del SARS sugiere que esta estrategia es potencialmente prometedora. Se demostró que el receptor ACE2 soluble bloquea el bichito SARS de infectar células en cultivo
42 . La afinidad informada de ACE2 soluble por la proteína SARS S fue de 1.70 nM, que es comparable a las afinidades de los anticuerpos monoclonales
55 ; Es probable que 2019-nCoV tenga una afinidad similar por ACE2. Para utilizar ACE2 como terapia para tratar pacientes, sería aconsejable convertir ACE2 soluble en un formato de inmunoadhesina fusionada a un dominio Fc de inmunoglobulina (ACE2-Fc), extendiendo así la vida útil de la molécula circulante, al tiempo que recluta funciones efectoras del sistema inmune contra el bichito. Si bien no se probó en un modelo animal, un estudio anterior demostró que un dominio extracelular ACE2 fusionado con el dominio IgG1 humano (ACE2-NN-Ig) fue eficaz para neutralizar el cobi19 del SARS
in vitro , con una concentración inhibitoria del 50% de 2 nM
56 . Este estudio proporciona evidencia de que ACE2-Fc podría inhibir de manera similar 2019-nCoV
in vitro y potencialmente en pacientes.
Una ventaja adicional de usar ACE2 como un agente neutralizador de la proteína 2019-nCoV S es que la administración de ACE2 también podría tratar directamente la fisiopatología de la neumonía. Una parte de los pacientes con SARS y la infección 2019-nCoV desarrollan neumonía, que se caracteriza por edema pulmonar y síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA)
1 ,
2 . Los bichito pueden, en parte, causar SDRA a través de la eliminación de la proteína ACE2 inducida por bichito y la disminución de la expresión de la proteína ACE2, los cuales están mediados por la unión de la proteína S
54 . Se ha demostrado que la administración de la proteína ACE2 recombinante mejora la lesión pulmonar aguda al disminuir los niveles de angiotensina II y las hormonas se unen posteriormente al receptor de angiotensina II tipo 1a
57 . El ACE2 recombinante también puede reducir el SDRA en los modelos de infección por bichito respiratorio
58 sincitial
58 y H5N1 influenza
59 . Sobre la base de estos prometedores estudios preclínicos, la ACE2 humana recombinante (rhACE2) se trasladó a ensayos clínicos para tratar el SDRA en pacientes críticos. Un ensayo de fase I demostró que rhACE2 fue bien tolerado y no se observaron efectos en el sistema cardiovascular
60 . Un ensayo de fase II demostró la eficacia en el objetivo para reducir los niveles de péptido Ang1-8, pero no mostró una modulación significativa de los parámetros respiratorios
61 . Queda por ver si la administración de rhACE2 tiene los mismos beneficios clínicos en el tratamiento del SDRA que se han visto en modelos animales, y si la administración de ACE2-Fc podría aliviar el SDRA en pacientes de 2019-nCoV.
La terapia propuesta para los pacientes de 2019-nCoV consistiría en el dominio extracelular de la proteína ACE2 fusionada a un dominio Fc de inmunoglobulina G humana (
Figura 2A ). Los estudios han demostrado que los aminoácidos 18 - 615 de ACE2 parecen ser suficientes para la unión de la proteína S del SARS
62 , que también cubre el dominio de peptidasa necesario para la función enzimática de ACE2. Es posible que una porción más pequeña del dominio ACE2 extracelular sea adecuada para la unión a la proteína S, aunque una versión más pequeña carecería de actividad enzimática beneficiosa en el tratamiento de la lesión pulmonar. Se necesitan más estudios para definir el dominio mínimo de ACE2 necesario para la unión de la proteína S de 2019-nCoV para construir proteínas ACE2-Fc aún más pequeñas. Si bien aún no conocemos la estructura de la proteína S 2019-nCoV S o cómo se une al receptor ACE2, es razonable por ahora suponer que los mismos dominios de proteína ACE2 explotados por el bichito del SARS también están unidos por 2019-nCoV a infectar células.
Figura 2.Diseño terapéutico de la proteína de fusión ACE2-Fc como terapia contra el cobi19 2019-nCoV.
(
A ) El dominio extracelular de ACE2 se agrega al dominio Fc de inmunoglobulina humana, incluida la región bisagra. El dominio Fc facilita la dimerización de dos dominios ACE2. (
B ) Se proporciona la secuencia de aminoácidos de la proteína de fusión ACE2-Fc. El dominio ACE2 consta de los aminoácidos 18–615 de la proteína ACE2 humana (azul; UniProtKB - Q9BYF1).Se proporciona la secuencia de la región constante del isotipo 1 de inmunoglobulina G humana (verde; UniProtKB - P01857). Se proporciona una señal de secreción de una cadena pesada de inmunoglobina humana (rojo; UniProtKB - A0A0C4DH39).
La ventaja del dominio Fc es dotar una vida media más larga del medicamento, lo que podría permitir a los trabajadores de la salud recibir dosis de medicamentos de manera profiláctica antes de ver a los pacientes infectados. De hecho, la vida media de ACE2 recombinante se extendió de menos de dos horas a más de una semana en ratones cuando se formateó como terapia de ACE2-Fc recombinante en un estudio que evaluó el tratamiento para la hipertensión
63 . Una diferencia con respecto a las estrategias de agentes bloqueantes anteriores es que las funciones efectoras del dominio Fc podrían retenerse en esta molécula, permitiendo el reclutamiento de células dendríticas, macrófagos y células asesinas naturales a través del receptor CD16 contra partículas virales o células infectadas. Esto puede facilitar la activación más rápida de la respuesta inmune antiviral del huésped y la eliminación del bichito, que se ilustra en un modelo de ratón con SARS en el que los anticuerpos que atacan a Fc fueron más potentes para eliminar el SARS mediante la activación de células fagocíticas en comparación con los anticuerpos que neutralizaron el bichito solo
64 . En general, la proteína de fusión ACE2-Fc tendría muchos de los mismos beneficios de un anticuerpo neutralizante tradicional que se buscaría como tratamiento para la infección, pero representa uno con la máxima amplitud y potencia ya que el 2019-nCoV no pudo escapar a su neutralización, dado que la misma proteína también es su receptor para la entrada celular. De hecho, se ha demostrado que la patogenicidad del SARS versus el cobi19 humano NL63 más leve se relacionó con una menor afinidad de NL63 por ACE2 humano versus SARS, con la proteína NL63 S reduciendo los niveles de ACE2 menos que la proteína S del SARS
65 . Por lo tanto, si 2019-nCoV intentara escapar de la neutralización de ACE2 a través de la disminución de la afinidad, mutaría en un bichito menos patógeno. Esto es similar al bichito del SARS reemergente en 2003-2004, que tenía una menor afinidad por el ACE2 humano y dio como resultado una infección menos grave y ninguna transmisión secundaria
66 . Por lo tanto, 2019-nCoV podría presentarse con una trampa evolutiva cuando se enfrenta con una posible terapia ACE2-Fc, lo que lleva a un curso clínico más benigno.
Para brindar un apoyo adicional al potencial de que un receptor-inmunoadhesina sea una estrategia antiviral potencial, debe tenerse en cuenta que CD4-Fc o CD4-IgG fue uno de los primeros agentes desarrollados como un posible medicamento contra el VIH
67 . La proteína contenía los dos primeros dominios del receptor CD4 que se sabe que se unen a gp120 en la superficie de las células infectadas por el VIH. Se demostró que CD4-IgG neutraliza el VIH
in vitro , previniendo la infección. La proteína también era segura cuando se administraba en pacientes, aunque solo se logró un beneficio clínico limitado a leve
68 ,
69 . Se han desarrollado versiones mejoradas actualizadas de CD4-IgG que además tienen un péptido pequeño derivado del correceptor, CCR5, que aumenta la afinidad y proporciona una actividad neutralizante aún más potente, esencialmente el 100% de los aislados de VIH y hace que los hominidos rhesus sean resistentes a múltiples personajes. bichito de inmunodeficiencia humana desafía
70 ,
71 . Si bien el VIH y 2019-nCoV son bichito muy diferentes, con diferentes tipos de células, cinética y cursos clínicos, los resultados anteriores con VIH son alentadores de que esta podría ser una estrategia terapéutica para 2019-nCoV. En todo caso, es probable que 2019-nCoV sea más susceptible a esta terapia neutralizante dado que el bichito respiratorio solo causará una infección aguda, a diferencia del VIH, que causa infección crónica en huéspedes con diferentes reservorios celulares.
Una posible limitación de la estrategia ACE2-Fc es que el aumento en los niveles de ACE2 extracelular podría tener efectos desconocidos en el cuerpo, particularmente cuando se eleva durante un tiempo prolongado a través del dominio Fc. Pequeños niveles de ACE2 extracelular ya son secretados por los tejidos, por lo que la circulación de este dominio extracelular no tendría precedentes
72 . Además, la proteína recombinante ACE2 fue bien tolerada por pacientes sanos en un ensayo de fase I y por pacientes con lesión pulmonar en un ensayo de fase II, lo que sugiere que también se tolerará el tratamiento de pacientes de 2019-nCoV con ACE2-Fc. Si los investigadores aún están preocupados, los aminoácidos críticos para la actividad peptidasa de ACE2 podrían mutarse para abolir la función nativa de esta secuencia, mientras se retiene la unión de alta afinidad para el SARS y la proteína 2019-nCoV S. De hecho, esta posibilidad se investigó previamente al generar una proteína de fusión ACE2 e IgG1, que mostró que la mutación de los residuos de histidina en las posiciones 374 y 378 del dominio extracelular ACE2 abolió la actividad peptidasa, pero retuvo la unión de alta afinidad a la proteína S del SARS
56 . Por supuesto, la mutación de la peptidasa ACE2 eliminaría los efectos beneficiosos del suministro de proteínas recombinantes de ACE2 en el tratamiento de la lesión pulmonar, por lo que se recomienda que primero se mantenga la actividad de la enzima ACE2. Otra posible preocupación es que la unión del receptor a través de un formato de anticuerpo podría dirigir inadvertidamente 2019-nCoV hacia la infección de células positivas para el receptor Fc (CD16), que se ha demostrado
in vitro para neutralizar anticuerpos en MERS
73 . No está claro qué importancia clínica tendría esto, y en qué medida esto sucedería
in vivo . Finalmente, se necesitarán ensayos clínicos para delinear cualquier efecto secundario específico del tratamiento con ACE2-Fc.