Австрийская фармацевтическая компания APEIRON Biologics получила разрешение Австрии, Германии и Дании на проведение II фазы испытания лекарственного препарата, позиционируемого руководством компании как специфическое средство для лечения COVID-19.
APN01, разработанный ранее компанией APEIRON Biologics для лечения острого повреждения легких (ОПЛ), острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) и легочной артериальной гипертензии (ЛАГ), является рекомбинантным человеческим Ангиотензинпревращающим ферментом 2 (rhACE2). После получения лицензии от APEIRON в феврале 2010 года GlaxoSmithKline (GSK) провела несколько клинических испытаний с 2014 по 2017 год по лечению пациентов с ОПЛ/ОРДС и ЛАГ. Стоит отметить, что повреждение легких является основной причиной смерти при Covid-2019 – заболевании, вызванном новым коронавирусом SARS-CoV-2.
Рецептор ACE2 экспрессируется в эпителии дыхательных путей человека, а также в паренхиме легких и ранее был идентифицирован как основная мишень, используемая первым вирусом SARS-CoV для заражения человеческих клеток. Новый вирус SARS-CoV-2 также использует рецептор ACE2 для проникновения в клетки человека. Таким образом, лечение рекомбинантным человеческим АСЕ2 может быть использовано не только для блокирования виремии, но и для защиты легких и других органов от повреждения. Препарат-кандидат вводится внутривенно, и уже показал безопасность и переносимость у 89 пациентов и добровольцев.
Важно, что ACE2 защищает легкие от повреждения, благодаря своему каталитическому домену. Первоначально для SARS-CoV в клеточных линиях были идентифицированы два рецептора, а именно ACE2 (Li et al., 2003) и L-домен лектина (Jeffers et al., 2004). Тяжесть атипичной пневмонии может быть частично объяснена связыванием спайкового белка SARS-CoV с ACE2 в месте молекулярного взаимодействия, которое не влияет на его каталитическую активность (Li et al., 2005). Это приводит к эндоцитозу вируса и разрущению ACE2 (Kuba et al. 2005), устанавливая порочный круг развития вирусной инфекции и потери локальной защиты легких.
Основываясь на этих данных, APEIRON Biologics инициировала программу разработки лекарственного препарата растворимого рекомбинантного человеческого ACE2 (rhsACE2). RhsACE2 прошел 1 фазу клинических испытаний у здоровых добровольцев и 2 фазу у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) (Haschke et al., 2013; Хан и др., 2017; Treml et al., 2010). Данные исследования APEIRON Biologics показывают, что данный препарат растворимого рекомбинантного человеческого ACE2 (но не мышиный растворимый ACE2) может значительно ингибировать инфицирование SARS-CoV-2 и снижать вирусную нагрузку в 1000-5000 раз. Однако, как было отмечено в экспериментах по нейтрализации антител многих вирусов, ингибирование не является полным, хотя и явно зависит от дозы. Это может быть связано с тем, что могут существовать другие ко-рецепторы/вспомогательные белки или даже другие механизмы, с помощью которых вирусы могут проникать в клетки, как первоначально предполагалось для атипичной пневмонии (Jeffers et al., 2004; Qi et al., 2020). Такой второй рецептор был также предложен на основе клинических данных: трансмиссивность атипичной пневмонии была очень низкой, возможно, из-за низкого уровня экспрессии ACE2 в верхних дыхательных путях (Bertram et al., 2012; Hamming et al., 2004). Трансмиссивность SARS-CoV-2 значительно выше, чем у SARS-CoV, это позволяет предположить, что SARSCoV-2 может использовать ко-рецептор и/или другие факторы, которые позволяют инфицировать клетки, экспрессирующие ACE2 в верхних дыхательных путях (Lukassen et al., 2020). Самое главное, результаты исследования показывают, что hrsACE2 значительно тормозит инфицирование SARS-CoV-2, а значит, растворимый ACE2 может не только защитить от повреждения легких, но и блокировать проникновение SARS-CoV-2 в клетки-мишени.
RhsACE2 имеет уникальный двойной режим действия. RhsACE2 имитирует человеческий фермент ACE2, который используется вирусом для проникновения в клетки. Вирус связывается с rhsACE2, а не с ACE2 на поверхности клетки, поэтому больше не может заражать клетки. В то же время rhsACE2 уменьшает негативные воспалительные реакции в легких, предупреждая острое повреждение легких (ОПЛ/острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС)).
Патология, обусловленная SARS, MERS, а теперь и COVID-19, не ограничивается легкими, повреждения могут возникать и в других органах (Gu et al., 2005; Wu and McGoogan, 2020; Yeung et al., 2016). ACE2 экспрессируется в различных тканях, включая сердце, почечные канальцы, люминальную поверхность тонкой кишки и кровеносные сосуды (Crackower et al., 2002; Danilczyk and Penninger, 2006; Ding et al., 2004; Гу и др., 2005; Hamming et al., 2004; Zhang et al., 2020b), поэтому предполагается, что SARS-CoV-2 также может поражать эти ткани. Результаты исследования показали, что кровеносные сосуды и почечные канальцы могут быть легко инфицированы SARS-CoV-2.
Вирус должен попасть в кровоток, чтобы проникнуть в другие ткани. Однако размер инфекционных вирусных частиц составляет около 80-100 Нм (Wrapp et al., 2020). Таким образом, если эндотелий не поврежден, вирус сначала должен проникнуть в эндотелиальные клетки, чтобы мигрировать в органы. Исследования, проведенные на человеческих органоидах капилляров, позволяют предположить, что SARS-CoV-2 может непосредственно инфицировать клетки кровеносных сосудов. Зараженные органоиды кровеносных сосудов также распространяют вирусное потомство. Важно отметить, что hrsACE2 заметно ингибировал инфицирование SARS-CoV-2 васкулярорганоидов.
ACE2 экспрессируется в канальцах почек, контролируя работу ренин-ангиотензиновой системы (Clarke and Turner, 2012; Hashimoto et al., 2012). Поэтому в качестве инфекционной модели были сконструированы органоиды почек человека из стволовых клеток (Garreta et al., 2019), на которой было показано, что SARS-CoV-2 может инфицировать данные клетки. Однако образование вирусного потомства, ингибировалось hrsACE2. Клинически вирусные частицы SARS-CoV-2 были обнаружены в моче (Peng et al., 2020), и многие пациенты с COVID-19 имели сердечно-сосудистую и почечную патологию (Huang et al., 2020; Yang et al., 2020; Чжан и др., 2020a; Zhou et al., 2020а). Исследователи отмечают, что необходимо установить, вносит ли вирусная инфекция сосудистой системы и почек непосредственный вклад в наблюдаемое мультиорганное повреждение у пациентов COVID-19. Учитывая тот факт, что в сердечных клетках наблюдается высокий уровень экспрессии ACE2, и изменения сердца в первую очередь наблюдались у мутантных мышей ace2 (Crackower et al. 2002), будет важно распространить исследования также на сердце и, в частности, на органоиды, чтобы лучше понять мультиорганную дисфункцию у пациентов с COVID-19.
Данное исследование имеет свои ограничения. Дизайн исследований был сосредоточен на ранних стадиях инфекции. Было продемонстрировано, что hrsACE2 может блокировать раннее проникновение вируса SARS-CoV-2 в клетки. Поэтому пока нельзя делать никаких прогнозов относительно влияния hrsACE2 на более поздние стадии заболевания. Во-вторых, не были изучены органоиды легких, а легкие являются основным органом-мишенью для COVID-19. Наконец, ренин-ангиотензиновая система представляет собой сложную сеть путей, на которые влияют внешние процессы, не воспроизводимые в модельных системах. Таким образом необходимы дальнейшие исследования, чтобы пролить свет на влияние hrsACE2 на более поздние стадии инфекции in vitro и in vivo.
