Large-scale deep learning identifies the antiviral potential of PKI-179 and MTI-31 against coronaviruses

药物发现 大流行 冠状病毒 2019年冠状病毒病(COVID-19) 体外 严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2) 计算生物学 病毒学 生物 医学 生物信息学 传染病(医学专业) 疾病 生物化学 病理
作者
Demi van der Horst,Madalina E. Carter-Timofte,Adeline Danneels,Leandro Silva da Costa,Naziia Kurmasheva,Anne L. Thielke,Anne Louise Hansen,Vladimir Chorošajev,Christian K. Holm,Sandrine Belouzard,Ivan de Weber,Cédric Bény,David Olagnier
出处
期刊:Antiviral Research [Elsevier BV]
卷期号:231: 106012-106012 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.antiviral.2024.106012
摘要

Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has led to the global pandemic of Coronavirus Disease (2019) (COVID-19), underscoring the urgency for effective antiviral drugs. Despite the development of different vaccination strategies, the search for specific antiviral compounds remains crucial. Here, we combine machine learning (ML) techniques with in vitro validation to efficiently identify potential antiviral compounds. We overcome the limited amount of SARS-CoV-2 data available for ML using various techniques, supplemented with data from diverse biomedical assays, which enables end-to-end training of a deep neural network architecture. We use its predictions to identify and prioritize compounds for in vitro testing. Two top-hit compounds, PKI-179 and MTI-31, originally identified as Pi3K-mTORC1/2 pathway inhibitors, exhibit significant antiviral activity against SARS-CoV-2 at low micromolar doses. Notably, both compounds outperform the well-known mTOR inhibitor rapamycin. Furthermore, PKI-179 and MTI-31 demonstrate broad-spectrum antiviral activity against SARS-CoV-2 variants of concern and other coronaviruses. In a physiologically relevant model, both compounds show antiviral effects in primary human airway epithelial (HAE) cultures derived from healthy donors cultured in an air-liquid interface (ALI). This study highlights the potential of ML combined with in vitro testing to expedite drug discovery, emphasizing the adaptability of AI-driven approaches across different viruses, thereby contributing to pandemic preparedness.
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