Exploring the antiviral potential of steroid compounds against influenza A virus infection

Abstract

The influenza A virus (IAV) is the causative agent of the flu, and a major threat to public health worldwide. So far, vaccines are the best way to prevent and control IAV infections. However, due to a high mutation rate and the frequent appearance of novel viral strains, vaccines need to be often modified and adapted to the predicted dominant strains in every flu season. Antivirals are also an important first-line strategy in combating IAV infections. However, the persistent emergence of resistant strains, drastically diminishes the efficiency of most existing antivirals. There is hence an urgent need to develop new potent antivirals against IAV. Our group has previously demonstrated that a specific steroid compound, the HASQ-6Cl, induces a significant decrease in the formation of new infectious viral particles in cell culture, due to its capability to inhibit protein aggregation and proper virus particle assembly. This work aimed to analyse the antiviral potential of modified versions of HASQ-6Cl and other steroid compounds. We have analysed eight different hybrid compounds (presenting steroid and/or styryl moieties) with specific physicochemical properties that predict anti-aggregation capacity. Their effect on viral propagation and on the host cell immune response was analysed in cell culture. Several of these compounds presented antiviral activity, being the HASC-4F the one for which the most significant results were obtained. From a structure-activity relationship perspective, it was concluded that the styryl moiety has a notable impact on viral propagation, which is enhanced by the presence of fluorine atom on carbon-4 of the aromatic ring of the styryl moiety. In addition, it was also found that the steroid moiety seems to be involved in reducing the innate immune response. We have furthermore demonstrated that HASC-4F does not influence virus protein translation and speculate that it may, such as the HASQ-6Cl, affect protein aggregation and the proper formation of new virus particles. Importantly, we have also shown that the antiviral effect of HASC-4F is specific to IAV, as no effect on the propagation of the vesicular stomatitis virus (VSV) was observed. Our results suggest that these steroid and/or styryl-based compounds, or derivatives, may be important candidates for the development of novel effective antivirals against IAV infections.

O vírus da influenza A (VIA) é o agente causador de doenças respiratórias contagiosas anuais em seres humanos e uma das principais ameaças para a saúde pública mundialmente. Até ao momento, as vacinas são a melhor forma de prevenção e controlo do vírus da influenza. No entanto, devido a uma alta taxa de mutação e ao aparecimento frequente de novas estirpes virais, as vacinas precisam de ser frequentemente modificadas e adaptadas às estirpes dominantes previstas em cada temporada de gripe. Os antivirais também são uma importante estratégia de primeira linha no combate às infeções pelo VIA. No entanto, o surgimento persistente de estirpes resistentes diminui drasticamente a eficiência da maioria dos antivirais existentes. Há, portanto, uma necessidade urgente de desenvolver novos antivirais potentes contra o VIA. O nosso grupo demonstrou que um composto esteroide específico, HASQ-6Cl, induz uma diminuição significativa da formação de novas partículas virais infeciosas em cultura celular, devido à sua capacidade de inibir a agregação de proteínas e a montagem adequada de partículas virais. Este trabalho teve como objetivo analisar o potencial antiviral de versões modificadas do HASQ-6Cl e outros compostos esteróides. Foram analisados oito compostos híbridos (apresentando porções esteroides e/ou estirilo) com propriedades físico-químicas específicas que predizem a capacidade de anti-agregação. O seu efeito na propagação viral e na resposta imune do hospedeiro foram analisados em cultura celular. Vários desses compostos apresentam atividade antiviral, sendo o HASC-4F, aquele para o qual os resultados mais significativos foram obtidos. Do ponto de vista da relação estrutura-atividade, concluiu-se que a porção estirilo tem um impacto notável na propagação viral, que é potencializada pela presença do átomo de flúor no carbono-4 do anel aromático da porção estirilo. Além disso, também foi descoberto que a porção esteroide parece estar envolvida na redução da resposta imune inata. Também demonstramos que o HASC-4F não influencia a tradução de proteínas virais e especulámos que pode, como o HASQ-6Cl, afetar a agregação de proteínas e a formação adequada de novas partículas virais. É importante ressaltar que também mostramos que o efeito antiviral de HASC-4F é específico para o VIA, uma vez que nenhum efeito sobre a propagação do vírus da estomatite vesicular (VSV) foi observado. Os resultados sugerem que estes compostos esteróides e / ou estirilo, ou derivados, podem ser candidatos importantes para o desenvolvimento de novos antivirais eficazes contra infeções por IAV.