Ekstrakt z mniszka lekarskiego hamuje SARS-CoV-2 in vitro

Ostatnio pojawiły się kolejne warianty

Wirus SARS-CoV-2 przeszedł dużą liczbę mutacji w okresie pandemii. Ostatnio pojawiły się trzy szybko rozprzestrzeniające się i, w niektórych przypadkach, bardziej zjadliwe szczepy wirusa.

Są one znane jako Brytyjski (wariant B.1.1.7), RPA (wariant B.1.351) i Brazylijski (wariant P.1). Wszystkie mają zdefiniowaną mutację białka kolczastego N501Y. Wszystkie trzy pochodzą od wcześniejszego szczepu niosącego mutację kolców D614G, która szybko stała się dominująca.

Wariant południowoafrykański niesie dwie inne ważne mutacje kolców, K417N i E484K. Wczesne wyniki wskazywały, że mutacja D614G może wiązać się z wyższymi wskaźnikami śmiertelności, podczas gdy zmiana konformacyjna w białku kolczastym może prowadzić do wyższej zakaźności.

Skutki mutacji LZO

Mutacje N501Y i K417N wydają się mieć korzystną energetykę podczas ich interakcji z receptorem komórki gospodarza dla wirusa, enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE2), co sugeruje możliwość wyższej zakaźności.

Ten sam trend obserwuje się podczas interakcji między białkiem kolczastym a naturalnym przeciwciałem neutralizującym wyizolowanym od pacjentów z COVID-19. Rodzi to ważne obawy, czy odpowiedź immunologiczna nadal chroni przed tymi nowszymi wariantami.

Warianty te wykazują również oporność na neutralizację przez istniejące przeciwciała, głównie z powodu mutacji E484K.

Cele badań 

W związku z tym, terapeutyki, które są ukierunkowane na interakcje kolce-ACE2 mogą być udaną linią badań. Obecne badanie koncentruje się na hamowaniu wiązania białek kolca-ACE2 przez domenę wiążącą receptor kolca (RBD) w kontekście kolca D614, mutacji D614G, mutacji N501Y i potrójnej mutacji K417N, E484K i N501Y.

Jest rośliną jadalną i ma reputację w Europie jako roślina lecznicza, reklamowana jako przydatna w leczeniu chorób wątroby i pęcherzyka żółciowego, jelit i stawów. Jego bezpieczeństwo było tematem wielu nowych monografii.

Roślina ta zawiera terpeny, fenole, w tym kumaryny i flawonoidy oraz polisacharydy. Najliczniejszym związkiem fenolowym był kwas cykorowy. Korzenie zawierają obfitość nierozpuszczalnej polisacharydowej inuliny.

Hamowanie wiązania spike-ACE2

Stwierdzono, że podawanie wodnych ekstraktów z liści roślin wiąże się ze skutecznym i zależnym od dawki hamowaniem białka wypustek wobec receptora ACE2, gdy dodaje się je przed lub po inkubacji tych dwóch.

Działanie hamujące przypisano w ekstrakcie związkom bioaktywnym o wysokiej masie cząsteczkowej.

Hamowanie wiązania kolców z powierzchnią komórek

Naukowcy zaobserwowali również, że komórki płuc w hodowli, w których zachodzi ekspresja białka ACE2 komórki gospodarza, nie wiązały się z kolcem, gdy były najpierw inkubowane z ekstraktem. Wiązanie zostało zmniejszone o 77%, podczas gdy sama frakcja o wysokiej masie cząsteczkowej blokowała wiązanie o 63%.

Wpływ różnych mutacji na wiązanie komórek z kolcami

Gdy hodowane komórki prowokowano kolcem D614 i jego wariantami, powinowactwo wiązania kolca do powierzchni ACE2 wzrosło odpowiednio około 1,5-krotnie i 3-4-krotnie z mutacjami D614G i N501Y.

Jeśli komórkę potraktowano wcześniej ekstraktem z mniszka lekarskiego, nastąpiło gwałtowne zahamowanie wiązania ACE2 z kolcami w ciągu 30 sekund. Wskaźnik hamowania wynosił około 60% dla wariantu D614, ale wzrósł do 88% w przypadku obu powyższych mutacji.

W przypadku ekstraktu z liści cykorii hamowanie wiązania było słabsze o 30-70% dla różnych wariantów. Efekt był jeszcze słabszy w temperaturze ciała.

Komórki z ekspresją ACE2-TMPRSS2

Badanie obejmowało również ocenę wiązania kolca z receptorem ACE2 w ludzkich komórkach płuc wyrażających zarówno ACE2, jak i proteazę serynową TMPRSS2, która jest niezbędna do fuzji wirusa z błoną za pośrednictwem kolców. Co ciekawe, po dodaniu do tych komórek ekstrakt z cykorii wykazywał silniejsze hamowanie wiązania.

Wstępne traktowanie ekstraktem doprowadziło do 75% zahamowania wiązania z mniszka lekarskiego i 56% dla ekstraktu z cykorii. IC50 wynosiło 1,7 mg/ml.

Obróbka po inkubacji dała porównywalne wyniki zarówno dla D614, jak i D614G, ale nieco niższą skuteczność hamowania dla N501Y. Iglica potrójnej mutacji wykazywała również takie samo hamowanie w obecności ekstraktu z mniszka lekarskiego, z około 80% zahamowaniem niezależnie od czasu traktowania ekstraktem.

Wpływ na żywotność komórek i stabilność ekstraktu 

Ekstrakty te pozostały stabilne w ślinie i znacznie zmniejszyły ekspresję białka ACE2, podobnie jak kolców. Aktywność katalityczna enzymu ACE2 nie uległa pogorszeniu w obecności ekstraktu po 24 godzinach, a żywotność komórek pozostała niezmieniona po 84 godzinach.

Hamowanie pseudowirusa

Wyniki wykazały również, że ekstrakt z mniszka lekarskiego blokował wnikanie wirusa do komórek przy użyciu pseudotypowanego lentiwirusa wyrażającego wypustkę SARS-CoV-2 w około 85% przy stężeniu 20 mg/ml i o 70% przy połowie tego stężenia.

Towarzyszyły temu efekty przeciwzapalne, odzwierciedlone w niższych poziomach silnej cytokiny zapalnej, interleukiny (IL)-6, w komórkach z ekspresją ACE2/TMPRSS2.

Jakie są konsekwencje?

Naturalne związki mogą dostarczyć skutecznych i bezpiecznych środków przeciwwirusowych i są opisywane od wielu dziesięcioleci. Związki takie jak glicyryzyna wykazują hamowanie receptora ACE2. Jednak mogą one również powodować niepełne zamknięcie motywu kontaktowego RBD, zapobiegając w ten sposób wiązaniu wypustek-ACE2.

Syntetyczne inhibitory wiązania ACE2, takie jak N-(2-aminoetylo)-1 azyrydyno-etanoamina (NAAE), również wykazują takie samo zachowanie. Antybiotyk dalbawancyna zarówno wiąże ACE2, jak i hamuje wiązanie kolców z ACE2 i skutecznie hamuje infekcję tym wirusem w modelach myszy i innych naczelnych.

Ekstrakt ze skórki granatu wykazał również 74% zahamowanie tej interakcji i zablokowanie wnikania wirusa do ludzkich komórek nerkowych.

Ekstrakt z mniszka lekarskiego wykracza poza to, z silnym hamowaniem wiązania kolca-ACE2, potwierdzonym przez hamowanie wiązania powierzchni komórek ACE2 w dwóch różnych ludzkich liniach komórkowych.

Badanie pokazuje również, że warianty D614G i N501Y wykazują zwiększoną siłę wiązania z receptorem ACE2 komórek ludzkich. Nie znalazło to jednak odzwierciedlenia w zmniejszonej sile hamowania przez ekstrakt z mniszka lekarskiego, zarówno przed, jak i po inkubacji.

Są to szczepy bardziej zakaźne, a skuteczność wykazana przez ekstrakt jest bardzo obiecująca w walce z infekcją przez warianty będące przedmiotem zainteresowania.

Dodatkowym zaleceniem jest wysoki margines bezpieczeństwa, przy dawkowaniu 4-10 g 1-3 razy dziennie i jak dotąd nie zgłoszono żadnego przypadku przedawkowania. Istnieje niewiele przeciwwskazań, ale obejmują one nadwrażliwość, choroby dróg żółciowych czy czynną chorobę wrzodową . Ekstrakt z mniszka lekarskiego jest również bogaty w potas, który może potencjalnie powodować hiperkaliemię.

Obniżenie poziomu ACE2 w komórkach po leczeniu tym ekstraktem wymaga dalszych badań w celu zbadania jego potencjalnego wpływu na fizjologię człowieka. Można jednak sobie wyobrazić, że ekstrakt ten może być użyty do blokowania wiązania wirusa z błoną śluzową jamy ustnej, na przykład po ekspozycji na przypadek COVID-19.

Wykorzystuje obserwowaną szybką blokadę wiązania wirusa z komórką i wypieranie kolca z już utworzonych kompleksów kolca-ACE2. Doświadczenia na komórkach podkreślają znaczenie tej aktywności.

Czynniki takie jak niska toksyczność u ludzi i skuteczne hamowanie wiązania pięciu istotnych mutacji wypustek z ludzkim receptorem ACE2, jak opisano tutaj in vitro, zachęcają do bardziej dogłębnej analizy skuteczności T. officinales w zapobieganiu SARS-CoV-2 .

bioRxiv

*Ważna uwaga bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie są recenzowane i dlatego nie powinny być traktowane jako rozstrzygające, kierujące praktyką kliniczną/zachowaniami związanymi ze zdrowiem lub traktowane jako ustalone informacje.

Numer czasopisma: 

Tran, HTT i in. (2021). Mniszek lekarski (Taraxacum officinale) skutecznie blokuje interakcję między receptorem powierzchniowym komórki ACE2 a białkiem wypustkowym SARS-CoV-2 D614, mutantami D614G, N501Y, K417N i E484K in vitro. Wstępny wydruk bioRxiv . doi: 

https://doi.org/10.1101/2021.03.19.435959,

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.03.19.435959v1  

Autor: dr Liji Thomas