Repurposing approved drugs to target SARS-CoV-2
CURRENT TREATMENTS
2020년 4월 현재, 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 2 (SARS-CoV-2)로 인한 코로나바이러스 질환 2019 (COVID-19)의 치료에 대해 승인된 구체적인 치료법은 없습니다. COVID-19의 치료 전략 중 하나는 감염 및 숙주의 면역반응의 서로 다른 단계에서 작용하는 것으로 알려진 승인된 약물의 용도를 변경 (신약 재창출) 하는 것입니다. 이러한 약물의 사용은 환자에게 유리한 안전 profiles을 알고 있기 때문에 COVID-19에 대한 치료 계획을 빠르게 진행할 수 있습니다.
REATMENT TARGETS IN SARS-CoV-2 INFECTION
COVID-19에 대한 치료 타겟은 감염 및 질병 진행의 다양한 단계에 존재합니다.
*Viral attachment and entry
SARS-CoV-2는 스파이크(S) 단백질을 통해 ACE2, serine protease (TMPRSS2)의 두 가지 숙주 표면 발현 단백질 (surface-expressed proteins)에 결합합니다. Viral S 단백질은 ACE2와 상호작용하는 S1과 TMPRSS2에 의해 추가로 분해 및 활성화되는 S2의 두 가지 기능적 subunits으로 분해됩니다. 이러한 작용으로 인하여 바이러스-숙주 막 융합 (viral-host membrane fusion)이 발생됩니다 [1]. 이러한 높은 친화력의 상호작용은 바이러스 유입에 필수적이므로 COVID-19 치료의 주요 타겟입니다. Chloroquine은 ACE2의 terminal glycosylation을 방해하는 것으로 알려져 있으며, SARS-CoV 감염에서 바이러스-수용체간의 결합에 부정적인 영향을 미칩니다 [2]. 또한 Camostat 및 Nafamostat는 임상적으로 입증된 TMPRSS2 억제제로 코로나바이러스 (예: MERS-CoV)에 대해 효과를 나타냈습니다. β-coronaviruses인 SARS-CoV 및 MERS-CoV는 endocytosis에 의해 숙주 세포로 유입되는 것으로 알려져 있습니다 [4]. Endocytosis가 진행되는 동안, virion은 세포막에 둘러 싸여 내재화 (internalized) 되고, 그 후 세포로 들어오게 됩니다. 바이러스가 숙주 세포를 감염시키기 위해서는 endosomal의 산성화를 필요로 합니다. SARS-Cov-2 감염에서 endocytosis의 역할은 아직 밝혀지지 않았습니다 [5]. 그럼에도 불구하고 Abelson (Abl) kinase의 억제제인 Imatinib은 repurposing을 통해 가능성 있는 치료제가 될 수 있습니다. 왜냐하면 Abelson (Abl) kinase 억제제가 다른 β-coronaviruses의 세포 유입을 차단하는 것을 보여주었기 때문입니다 [6]. 게다가 in vitro 에서 SARS-CoV-2의 유망 물질로 테스트된 Chloroquine [2] 및 더욱 강력한 화학 유도체인 Hydroxychloroquine [7, 8]에 의하여 endosomal의 산성화를 억제할 수 있습니다.
*Viral proteolysis
숙주의 세포질에 바이러스의 RNA가 방출되면, 숙주 기관은 proteases 3CLpro 및 PLpro를 포함한 필수 바이러스성 다단백질(pp1a, pp1ab)을 번역합니다. 이러한 바이러스성 proteases는 다단백질을 RdRp를 포함한 effector proteins으로 가수분해합니다 [4]. 3CLpro는 HIV와 같은 여러 바이러스의 중요한 단백질 분해 효소로 약물 개발 대상이었습니다. Lopinavir & Ritonavir (Kaletra라는 이름으로 판매)의 고정 투여량 조합 (fixed-dose combination)은 3CLpro의 활성을 억제하는 것으로 알려져 있으며, HIV/AIDS의 치료를 위해 승인되었습니다 [9]. SARS CoV-2 치료를 위해 Kaletra를 이용한 예비 임상 시험은 실망스러웠지만 [10], 현재 다른 항바이러스 약물과 함께 조합되어 평가되고 있습니다. 또한 임상적으로 이용 가능한 alcohol-aversive 약물인 Disulfiram은 MERS-CoV와 SARS-CoV 모두에서 PLpro를 억제하는 것으로 나타났습니다 [11].
*Viral replication
바이러스 복제는 viral RNA Dependent RNA polymerase (RdRp)와 helicase를 포함한 여러 성분으로 구성된 ‘replication-transcription 복합체’를 필요로 합니다 [4]. COVID-19에 대해 가장 유망한 항바이러스제는 다른 바이러스 (예: 에볼라 바이러스)에 대응하기 위해 개발된 아데노신 유사체인 Remdesivir 인 것으로 보고되었습니다 [12]. Remdesivir는 in vitro 에서 SARS-CoV-2에 대해 매우 효과가 있다고 입증되었으며, 활성화된 형태에서는 RdRp에 의해 초기 바이러스 RNA에 혼입될 수 있어 궁극적으로 RNA 합성 중단을 유발합니다 [13,14]. 또한 중국 인플루엔자 치료용으로 승인된 항바이러스제 Favipiravir는 viral RdRp에 의해 기질로 인식되어 활성을 억제하며, 다수의 바이러스에 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다 [9].
Cyclosporin A는 크론병 등 여러 질환에 대해 승인된 면역 억제제입니다. 중요한 것은, Cyclosporin A는 단백질 상호작용을 방해하여 바이러스 복제에 영향을 미쳐 in vitro 에서 코로나바이러스를 포함한 광범위한 바이러스에서 효과를 나타냈습니다 [15]. 따라서 COVID-19 치료에서 바이러스 및 과염증 반응에 대한 효과는 배가 될 수 있습니다.
*Host cytokine response
조직화되고 통제되고 균형잡인 사이토카인 반응은 SARS-CoV-2에 대한 숙주 면역 반응을 위해 필수적입니다. 그러나 심각한 경우의 COVID-19는 CD4와 CD8 T세포가 지속적으로 감소하고, IL-6를 포함한 염증성 사이토카인이 증가하여 cytokine storm을 일으킬 수 있습니다. IL-6 수용체(IL-6R)에 Tocilizumab(TCZ), Sarilumab과 같은 단클론 항체(mAbs)를 이용하여 IL-6의 신호 전달 경로를 차단하는 것은, cytokine storm을 막기 위한 유망한 전략으로 떠오르고 있습니다 [18].
특히, TCZ는 높은 친화력으로 수용성 및 세포 관련 IL-6R에 모두 결합합니다. TCZ는 IL-6가 전 염증성 downstream signaling을 개시하지 못하도록 하여, 그에 따른 면역반응을 완화시킵니다 [19]. TCZ는 류마티스 관절염 같은 염증성 질환의 치료와, “cytokine storm”의 형태인 cytokine release syndrome에 대해 FDA의 승인을 받았습니다 [19]. 또한 예비 in vitro 데이터는 type I interferon (예: Interferon-β) 처리 시 SARS-CoV-2가 SARS-CoV 보다 더 취약하다는 것을 제시하고 있습니다 [20].
*Other lines of research
과학자들은 안전하고 효과적인 COVID-19 치료 분자를 개발하기 위해 다른 전략을 모색하고 있습니다. 여기에는 대형 chemical libraries의 스크리닝과, SARS-Cov-2의 인공지능 (AI) 시뮬레이션을 기반으로 한 새로운 분자의 개발 및 숙주와의 상호작용 등이 포함됩니다. 작은 분자 외에도, 항체는 COVID-19 치료에 매우 유망한 접근법을 나타냅니다. 바이러스를 특이적으로 타켓하는 (예: Spike 단백질) 면역화된 사람으로부터 유래된 항체는 현재 조사 중이거나 임상 시험 중에 있습니다.
COVID-19-RELATED PRODUCTS
COVID-19-Related Genes
COVID-19-Related Antibodies
Product name | Unit size | Cat.no |
Anti-Spike-RBD hIgG1 (CR3022) | 100 µg | srbd-mab1 |
Anti-Spike-RBD hIgA1 (CR3022) | 100 µg | srbd-mab6 |
Anti-Spike-RBD hIgM (CR3022) | 100 µg | srbd-mab5 |
Anti-Spike-RBD hIgG1NQ (CR3022) | 100 µg | srbd-mab12 |
Anti-Spike-RBD mIgG2a (CR3022) | 100 µg | srbd-mab10 |
Anti-Spike-RBD mIgG1e3 (CR3022) | 100 µg | srbd-mab15 |
Anti-hIL6R-To-hIgG1 | 100 µg | |
Anti-hIL6R-To-hIgG1NQ | 100 µg | |
Anti-hIL6R-To-hIgA2 | 100 µg | |
COVID-19-Related Proteins
COVID-19-Related Inhibitors
Other COVID-19-Related Products
Poly(I:C): TLR3 agonist
3p-hpRNA: RIG-I agonist
pFUSE-Fc plasmids: Cloning vectors for the generation of Fc-Fusion proteins
Plasmid | Cloning site / Gene | Fc Region | Isotypes Available |
C-terminal Fc fusions | | | |
pFUSE-Fc | Cloning sites | Native, No introns | - Human IgG1, 2, 3, 4 |
- Mouse IgG1, 2a, 2b, 3 |
- Rabbit IgG |
- Rat IgG2b |
pINFUSE-Fc | Cloning sites | Native, With introns | - Human IgG1, 2, 3, 4 |
- Mouse IgG2b |
pFUSE-Fc engineered | Cloning sites | Engineered, No introns | - Human IgG1, 2, 4 |
- Mouse IgG1, 2a |
pFUSE-Lucia-Fc | Lucia secreted luciferase - Cloning sites | Native, No introns | - Human IgG1 |
- Mouse IgG2a |
pFUSE-SEAP-Fc | SEAP | Native, No introns | - Human IgG1, 2, 3, 4 |
- Mouse IgG2a, 2b, 3 |
- Rabbit IgG |
- Rat IgG2b |
N-terminal Fc fusions |
|
pFUSEN-Fc | Cloning sites | Native, No introns | - Human IgG1,2 |
- Mouse IgG2a |
pFUSEN-Fc engineered | Cloning sites | Engineered, No introns | - Human IgG1 |
|
pFUSEN-Lucia-Fc | Lucia secreted luciferase - Cloning sites | Native, No introns | - Human IgG1, 2 |
- Mouse IgG2a |
pFUSEN-Lucia-Fc engineered | Lucia secreted luciferase - Cloning sites | Engineered, No introns | - Human IgG1 |
|
Antibody generation
pFUSE | Constatnt Region | | Gene |
pFUSE-CLIg family | Light chain expression plasmid | multiple cloning site (MCS) | |
pFUSE-CHIg family | Heavy chain expression plasmid | multiple cloning site (MCS) | |
pFUSE-Lucia-CHIg | heavy chain (CH) of human, mouse, rabbit | multiple cloning site (MCS) | Lucia secreted luciferase |
Engineered pFUSE-CHIg | heavy chain (CH) of the human IgG1 | multiple cloning site (MCS) | |
pTRIOZ | Unit size | Cat.no | Heavy chain cassette | Light chain cassette |
pTRIOZ-hIgG1 | 20 µg | ptrioz-higg1 | Human IgG1 | Human kappa |
pTRIOZ-hIgG4 (S228P) | 20 µg | ptrioz-higg4sp | Human IgG4 (S228P) | Human kappa |
pTRIOZ-mIgG1e2 | 20 µg | ptrioz-migg1e2 | Murine IgG1e2 | Murine kappa |
pTRIOZ-mIgG2a | 20 µg | | Murine IgG2a | Murine kappa |
Vaccine adjuvants
Alum & Emulsions | Generate depots that trap antigens at the injection site for a sustained stimulation of the immune system through an increased recruitment and activation of antigen presenting cells (APCs) |
PRR agonists | Effectively activate a local innate immune response, predominantly targeting the APCs, and consequently influencing the necessary adaptive immune responses. Members of nearly all of the PRR families are potential targets for adjuvants. |
Repurposing approved drugs to target SARS-CoV-2
CURRENT TREATMENTS
2020년 4월 현재, 중증 급성 호흡기 증후군 코로나바이러스 2 (SARS-CoV-2)로 인한 코로나바이러스 질환 2019 (COVID-19)의 치료에 대해 승인된 구체적인 치료법은 없습니다. COVID-19의 치료 전략 중 하나는 감염 및 숙주의 면역반응의 서로 다른 단계에서 작용하는 것으로 알려진 승인된 약물의 용도를 변경 (신약 재창출) 하는 것입니다. 이러한 약물의 사용은 환자에게 유리한 안전 profiles을 알고 있기 때문에 COVID-19에 대한 치료 계획을 빠르게 진행할 수 있습니다.
REATMENT TARGETS IN SARS-CoV-2 INFECTION
COVID-19에 대한 치료 타겟은 감염 및 질병 진행의 다양한 단계에 존재합니다.
*Viral attachment and entry
SARS-CoV-2는 스파이크(S) 단백질을 통해 ACE2, serine protease (TMPRSS2)의 두 가지 숙주 표면 발현 단백질 (surface-expressed proteins)에 결합합니다. Viral S 단백질은 ACE2와 상호작용하는 S1과 TMPRSS2에 의해 추가로 분해 및 활성화되는 S2의 두 가지 기능적 subunits으로 분해됩니다. 이러한 작용으로 인하여 바이러스-숙주 막 융합 (viral-host membrane fusion)이 발생됩니다 [1]. 이러한 높은 친화력의 상호작용은 바이러스 유입에 필수적이므로 COVID-19 치료의 주요 타겟입니다. Chloroquine은 ACE2의 terminal glycosylation을 방해하는 것으로 알려져 있으며, SARS-CoV 감염에서 바이러스-수용체간의 결합에 부정적인 영향을 미칩니다 [2]. 또한 Camostat 및 Nafamostat는 임상적으로 입증된 TMPRSS2 억제제로 코로나바이러스 (예: MERS-CoV)에 대해 효과를 나타냈습니다. β-coronaviruses인 SARS-CoV 및 MERS-CoV는 endocytosis에 의해 숙주 세포로 유입되는 것으로 알려져 있습니다 [4]. Endocytosis가 진행되는 동안, virion은 세포막에 둘러 싸여 내재화 (internalized) 되고, 그 후 세포로 들어오게 됩니다. 바이러스가 숙주 세포를 감염시키기 위해서는 endosomal의 산성화를 필요로 합니다. SARS-Cov-2 감염에서 endocytosis의 역할은 아직 밝혀지지 않았습니다 [5]. 그럼에도 불구하고 Abelson (Abl) kinase의 억제제인 Imatinib은 repurposing을 통해 가능성 있는 치료제가 될 수 있습니다. 왜냐하면 Abelson (Abl) kinase 억제제가 다른 β-coronaviruses의 세포 유입을 차단하는 것을 보여주었기 때문입니다 [6]. 게다가 in vitro 에서 SARS-CoV-2의 유망 물질로 테스트된 Chloroquine [2] 및 더욱 강력한 화학 유도체인 Hydroxychloroquine [7, 8]에 의하여 endosomal의 산성화를 억제할 수 있습니다.
*Viral proteolysis
숙주의 세포질에 바이러스의 RNA가 방출되면, 숙주 기관은 proteases 3CLpro 및 PLpro를 포함한 필수 바이러스성 다단백질(pp1a, pp1ab)을 번역합니다. 이러한 바이러스성 proteases는 다단백질을 RdRp를 포함한 effector proteins으로 가수분해합니다 [4]. 3CLpro는 HIV와 같은 여러 바이러스의 중요한 단백질 분해 효소로 약물 개발 대상이었습니다. Lopinavir & Ritonavir (Kaletra라는 이름으로 판매)의 고정 투여량 조합 (fixed-dose combination)은 3CLpro의 활성을 억제하는 것으로 알려져 있으며, HIV/AIDS의 치료를 위해 승인되었습니다 [9]. SARS CoV-2 치료를 위해 Kaletra를 이용한 예비 임상 시험은 실망스러웠지만 [10], 현재 다른 항바이러스 약물과 함께 조합되어 평가되고 있습니다. 또한 임상적으로 이용 가능한 alcohol-aversive 약물인 Disulfiram은 MERS-CoV와 SARS-CoV 모두에서 PLpro를 억제하는 것으로 나타났습니다 [11].
*Viral replication
바이러스 복제는 viral RNA Dependent RNA polymerase (RdRp)와 helicase를 포함한 여러 성분으로 구성된 ‘replication-transcription 복합체’를 필요로 합니다 [4]. COVID-19에 대해 가장 유망한 항바이러스제는 다른 바이러스 (예: 에볼라 바이러스)에 대응하기 위해 개발된 아데노신 유사체인 Remdesivir 인 것으로 보고되었습니다 [12]. Remdesivir는 in vitro 에서 SARS-CoV-2에 대해 매우 효과가 있다고 입증되었으며, 활성화된 형태에서는 RdRp에 의해 초기 바이러스 RNA에 혼입될 수 있어 궁극적으로 RNA 합성 중단을 유발합니다 [13,14]. 또한 중국 인플루엔자 치료용으로 승인된 항바이러스제 Favipiravir는 viral RdRp에 의해 기질로 인식되어 활성을 억제하며, 다수의 바이러스에 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다 [9].
Cyclosporin A는 크론병 등 여러 질환에 대해 승인된 면역 억제제입니다. 중요한 것은, Cyclosporin A는 단백질 상호작용을 방해하여 바이러스 복제에 영향을 미쳐 in vitro 에서 코로나바이러스를 포함한 광범위한 바이러스에서 효과를 나타냈습니다 [15]. 따라서 COVID-19 치료에서 바이러스 및 과염증 반응에 대한 효과는 배가 될 수 있습니다.
*Host cytokine response
조직화되고 통제되고 균형잡인 사이토카인 반응은 SARS-CoV-2에 대한 숙주 면역 반응을 위해 필수적입니다. 그러나 심각한 경우의 COVID-19는 CD4와 CD8 T세포가 지속적으로 감소하고, IL-6를 포함한 염증성 사이토카인이 증가하여 cytokine storm을 일으킬 수 있습니다. IL-6 수용체(IL-6R)에 Tocilizumab(TCZ), Sarilumab과 같은 단클론 항체(mAbs)를 이용하여 IL-6의 신호 전달 경로를 차단하는 것은, cytokine storm을 막기 위한 유망한 전략으로 떠오르고 있습니다 [18].
특히, TCZ는 높은 친화력으로 수용성 및 세포 관련 IL-6R에 모두 결합합니다. TCZ는 IL-6가 전 염증성 downstream signaling을 개시하지 못하도록 하여, 그에 따른 면역반응을 완화시킵니다 [19]. TCZ는 류마티스 관절염 같은 염증성 질환의 치료와, “cytokine storm”의 형태인 cytokine release syndrome에 대해 FDA의 승인을 받았습니다 [19]. 또한 예비 in vitro 데이터는 type I interferon (예: Interferon-β) 처리 시 SARS-CoV-2가 SARS-CoV 보다 더 취약하다는 것을 제시하고 있습니다 [20].
*Other lines of research
과학자들은 안전하고 효과적인 COVID-19 치료 분자를 개발하기 위해 다른 전략을 모색하고 있습니다. 여기에는 대형 chemical libraries의 스크리닝과, SARS-Cov-2의 인공지능 (AI) 시뮬레이션을 기반으로 한 새로운 분자의 개발 및 숙주와의 상호작용 등이 포함됩니다. 작은 분자 외에도, 항체는 COVID-19 치료에 매우 유망한 접근법을 나타냅니다. 바이러스를 특이적으로 타켓하는 (예: Spike 단백질) 면역화된 사람으로부터 유래된 항체는 현재 조사 중이거나 임상 시험 중에 있습니다.
COVID-19-RELATED PRODUCTS
COVID-19-Related Genes
COVID-19-Related Antibodies
COVID-19-Related Proteins
COVID-19-Related Inhibitors
Other COVID-19-Related Products
Poly(I:C): TLR3 agonist
3p-hpRNA: RIG-I agonist
pFUSE-Fc plasmids: Cloning vectors for the generation of Fc-Fusion proteins
pFUSE-Fc
Cloning sites
Native, No introns
pFUSE-SEAP-Fc
SEAP
Native, No introns
Antibody generation
Vaccine adjuvants
PRR agonists
*관련된 더 자세한 내용은 첨부된 PDF 파일 및 InvivoGen 홈페이지(클릭)에서 확인하실 수 있습니다.
학술 문의 Tel. 031-728-3236 E-mail. technical@dawinbio.com