Identification of potent inhibitors against Dengue virus
- Reference number
- APR23-0013
- Project leader
- Lennerstrand, Johan
- Start and end dates
- 240501-270430
- Amount granted
- 750 000 SEK
- Administrative organization
- Uppsala University
- Research area
- Life Sciences
Summary
Dengue virus (DENV) is mosquito-borne flavivirus responsible for 96 million symptomatic cases every year. Dengue secondary infection can result in potentially lethal dengue hemorrhagic fever. Despite the urgent need no antivirals against DENV are currently available. The purpose of this project is to identify and optimize potent (EC50 ≤ 100 nM in cell-base assay) inhibitors of Dengue virus (DENV) NS2B-NS3 protease, which is an enzyme essential for the virus life cycle. We identified three novel inhibitors of DENV type 2 protease using a novel in silico AI-driven screening program in collaboration with ANYO Labs. The best hit had an IC50 of 6.6µM and variants of the hits are being designed by our chemists to improve their potency. A FRET enzymatic assay will be used to confirm the inhibitory activity of selected compounds and active compounds will be studied to determine binding kinetics, selectivity, solubility, cell permeability and other pharmacokinetics properties. Compounds potency and properties will be optimized by iterative chemistry guided by ANYO Labs’ i-TripleD program and X-ray crystallography. Promising compounds will be tested against DENV using cell-based assays in our BSL3 lab. The data generated by this project will be of immense value and help guide the development of future antiviral drugs against DENV. The broad-spectrum activity of the selected compounds against other flaviviruses of relevance (e.g TBE, Zika-virus) will also be assessed.
Popular science description
Denguevirus som sprids av myggor har global utbredning, mest i tropiska områden. Ca 100 miljoner personer drabbas av sjukdomen årligen, vilket gör den till ett allvarligt hot mot folkhälsan. Inga godkända läkemedel finns ännu mot dengueinfektion, trots omfattande forskning efter små molekyler som är aktiva mot denguevirusets målproteiner. Syftet med vårt projekt är att identifiera molekyler som är potenta inhibitorer av proteasenzymet hos dengue och som kan tjäna som startpunkter för framtagande av antivirala läkemedel. Vi har sedan 2020 samarbetat med läkemedelsplattformen SciLifeLab gällande nyttjandet av s.k. DNA-kodade substansbibliotek. Med denna unika teknik har vi i ett projekt under 2022 framgångsrikt kunnat identifiera nya föreningar som kraftfullt hämmar SARS-CoV-2 virusets main proteasenzym. Under 2023 ingick vi i ett nytt samarbetsavtal, denna gång med ANYO Labs, inom det pågående dengue-projektet, där syftet är att använda deras unika AI-program för att identifiera nya startföreningar som hämmare mot dengueproteas, från bibliotek på 100 tals miljoner föreningar. Vi kommer att välja ut de mest lovande föreningarna och testa deras egenskaper i biokemiska, enzymatiska och cellbaserade analyser. Cellkulturbaserad analys av antiviraler mot denguevirus kommer att sättas upp i vårt säkerhetslab (BSL3), ett av de få i Sverige för detta virus. Med hjälp av samarbetspartners vid Inst för läkemedelskemi, UU, kommer kemisk optimering av dessa föreningar att genomföras för att förbättra deras farmakologiska egenskaper. Detta syntesarbete kommer att vägledas av datormodelleringar med ANYO Labs AI-metod, röntgenkristallografi och resultat från enzym- och cellbaserade analyser. Produktion av enzymatiskt aktivt rekombinant dengue NS2B-NS3 proteas är redan utfört med framgång av Protein Science Facility, KI, som även ska utföra röntgenkristallografistudier. SciLifeLabs läkemedelsplattform kan bidra med farmakokinetiska studier i den senare delen av detta projekt. Bredspektrumaktiviteten hos de utvalda föreningarna kommer också att bedömas mot andra relevanta flavivirus (t.ex. TBE, Zika och West Nile-virus). Vid avslutat projekt planerar vi att bilda ett svenskt företag specialiserat på att utveckla antivirala läkemedel mot flavivirus, med inriktningen mot att ta fram läkemedelskandidater redo för kliniska prövningar.