İlaç yeniden konumlandırma yaklaşımıyla SARS-CoV-2 virüsüne karşı ın vitro yöntemlerle ilaç tasarımı
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Fakültesi Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BETÜL ORUÇOĞLU
Danışman: Mahmut Çalışkan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:SARS-CoV-2 virüsünün neden olduğu COVID-19 hastalığı, Aralık 2019'da Çin'in Wuhan şehrinde ilk kez tespit edildikten kısa bir süre sonra dünya genelinde bir pandemi haline geldi. Güncel verilere göre ~675 milyon kişi enfekte olmuş ve ~7 milyon kişi hayatını kaybetmiştir. COVID-19 salgını, hemen hemen tüm ülkelerin ekonomik ve sosyal hayatını olumsuz bir şekilde etkilemiştir. Dünya çapında alınan çeşitli önlemlerle salgın kontrol altına alınmaya çalışılsa da, yeni vaka artışları ve hastalığın olumsuz etkileri devam etmektedir. Salgını kontrol altına almak için yaygın aşılama çalışmaları yapılmıştır, fakat aşıların saklama koşulları, ekonomik kısıtlamalar ve aşı tereddütleri gibi nedenler dünya genelinde aşılamada zorluklar oluşturmaktadır. Etkin aşılama yapılıncaya veya SARS-CoV-2'ye karşı etkin bir ilaç geliştirilinceye kadar salgının devam edeceği öngörülmektedir. Belirlenen gen dizilimine göre; yaklaşık 30000 baz olan SARS-CoV-2 genomu, iki poliprotein (ORF1a ve ORF1b), dört yapısal protein ve yardımcı proteini kodlayan genlerden oluşmaktadır. Viral genom çoğaldığında; ORF'lerinden sentezlenen poliproteinler, yine bu poliproteinlerin içerisinde bulunan 3C-benzeri proteaz (3CLpro) ve papain-benzeri proteaz (PLpro) tarafından uygun bölgelerden kesilerek yapısal olmayan proteinler açığa çıkarmakta ve virüsün yaşam döngüsü devam etmektedir. Bu sebeple, bu iki proteaz virüsün yaşam döngüsü için kritik öneme sahiptir ve insanlarda benzeri olmadığı için ilaç tasarım çalışmalarında güvenli ve kritik hedefler olarak karşımıza çıkmaktadır. Yeni ortaya çıkan hastalıklar için ilaç geliştirme süreleri ve maliyetleri oldukça yüksektir. Bu nedenle, FDA tarafından onaylanmış ilaçların, COVID-19 gibi yeni çıkan hastalıklarda, ilaç yeniden konumlandırma yaklaşımı, ilaç geliştirme süreçlerinde zaman ve maliyet tasarrufu sağlamaktadır. Bu proje kapsamında, yaygın kullanımda olan FDA onaylı ilaçlardan düşük dozlarda etkinliğe sahip SARS-CoV-2 inhibitörü bulunması hedeflenmiştir. Hesaplamalı çalışmalar yardımıyla, 3CLpro'nun aktif bölgesine yüksek bağlanma enerjisine ve bu proteazın inhibitörü olma potansiyeline sahip 27 FDA onaylı ilaç belirlenmiştir. Bu ilaçların sitotoksik aktivitesi xCELLigence sistemi kullanılarak analiz edildikten sonra, in vitro 3CLpro enzimatik aktivite ile test edilerek IC50 değerleri belirlenmiştir. Sinerjistik etkileri olan ve dolayısıyla daha düşük dozlarda yüksek etkinliğe sahip ilaçları belirlemek için ikili kombinasyon denemeleri yapılmıştır. Bu aşamada belirlenen ilaç ve ilaç kombinasyonları SARS-CoV-2'nin en çok hasar bıraktığı akciğer (Calu-3) ve bağırsak (Caco-2) hücrelerinde SARS-CoV-2'nin kopyalanmasını inhibe etmesi üzerine etkisi, enfekte etmeyen ve raportör LUC ve GFP genleri taşıyan SARS CoV-2 genomaltı replikonu kullanılarak belirlenmiştir. In vitro ortamda 3CL pro'nun enzimatik aktivitesi üzerinde amsinonid, eltrombopag, lumakaftor, kandesartan ve nelfinavirin ilaç moleküllerinin µM seviyede inhibitör etkinliğine sahip olduğu belirlenmiştir. Lumafaktor SARS-CoV-2 replikasyonunu Caco-2 bağırsak ve Calu-3 akciğer hücrelerinde, sırasıyla 964 nM ve 458 nM IC50 değeri ile inhibe etmiştir. Kandesartan ilaç molekülü de 714 nM (Caco-2 hücrelerinde) ve 1.05 µM (Calu-3 hücrelerinde) IC50 değeri ile SARS-CoV-2 replikasyonunu inhibe etmiştir. Amsinonid, pimozide, eltrombopag ve nelfinavir tek denemelerinde SARS-CoV-2'nin akciğer ve bağırsak hücrelerinde ~2-5 µM IC50 değerleri arasında replikasyonunu engellemiştir. Hücre hatlarında ikili kombin denemelerde kandesertan µM seviyesinde kullanıldığında amsinonid, pimozide, lumakaftor ve eltrombopag nM seviyesinde SARS-CoV-2 inhibitörü olarak davranmıştır.