خانواده بتا سیکلودکسترین عوامل ضد ویروسی امیدوارکننده و مقرون به صرفه در برابر SARS-CoV-2 هستند.


در مطالعه اخیر ارسال شده به bioRxiv* سرور پیش چاپ، محققان بتا سیکلودکسترین ها (β-CD) را به عنوان دارویی ایمن و مقرون به صرفه در برابر سندرم حاد تنفسی شدید کروناویروس 2 (SARS-CoV-2) با طیف وسیعی از فعالیت شناسایی کردند.

مطالعه: بتا سیکلودکسترین ها به عنوان ضد ویروسی مقرون به صرفه برای درمان عفونت کروناویروس.  اعتبار تصویر: 3DJustincase/Shutterstock
مطالعه: بتا سیکلودکسترین ها به عنوان ضد ویروسی مقرون به صرفه برای درمان عفونت کروناویروس. اعتبار تصویر: 3DJustincase/Shutterstock

COVID-19 (بیماری کروناویروس 2019) منجر به مرگ و میر جهانی قابل توجهی شده است. هیچ عامل ضد SARS-CoV-2 مجاز برای استفاده مقرون به صرفه نیست، استفاده از آن آسان است، یا نمی تواند پیشگیری جهانی COVID-19 را برای افرادی که در معرض خطر بالای پیامدهای شدت بیماری قرار دارند، ارائه دهد. توسعه درمان های اقتصادی، وسیع الطیف و ایمن در آغاز ظهور نوع جدید SARS-CoV-2 می تواند انتقال SARS-CoV-2 را تا حد قابل توجهی کاهش دهد.

در مورد مطالعه

در مطالعه حاضر، محققان β-سیکلودکسترین ها (β-CDs) را به عنوان عوامل درمانی مقرون به صرفه و طیف گسترده COVID-19 ایمن برای تجویز انسان شناسایی کردند.

این تیم 116 دارویی را که قبلاً برای درمان پاتولوژی ها استفاده شده بودند یا در آزمایشات پیش بالینی اثربخشی ضد SARS-CoV-2 را نشان داده بودند، فهرست کردند. مدل‌سازی مولکولی برای رتبه‌بندی 44 ترکیبی انجام شد که بیشترین کارایی را در برابر چندین CoVs و β CoVs نشان دادند، به عنوان مثال، SARS-CoV-2 و CoV 229E انسانی (HCoV-229E). این داروها با ویروس شناسی، شیمی محاسباتی، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و تکنیک های زیست شناسی سلولی شناسایی شدند.

مکانیسم های ضد ویروسی ترکیبات با یافته های TEM و توانایی مهار ورود شبه ویروس SARS-CoV-2 به سلول های کلیه جنینی انسانی (HEK)-293T بیانگر آنزیم مبدل آنژیوتانسین 2 (ACE2) مورد بررسی قرار گرفت. ساختارهای بانک داده پروتئین (PDB) اصلاح شدند، حالت‌های پروتونه‌سازی تعیین شد، کمینه‌سازی محدود انجام شد و شبکه‌هایی ایجاد شد. علاوه بر این، شش سیکلودکسترین بومی و اصلاح شده مورد آزمایش قرار گرفتند.

انرژی های اتصال بر اساس مکانیک مولکولی / تجزیه و تحلیل سطح متولد شده تعمیم یافته (MMGBSA) محاسبه شد، که نتایج آن برای رتبه بندی ترکیبات بر اساس اثر ضد ویروسی آنها تجزیه و تحلیل شد. علاوه بر این، شبیه‌سازی دینامیک مولکولی (MD) برای ارزیابی پایداری ترکیبات انجام شد. HCoV-229E در سلول‌های MRC-5 (سویه سلولی شورای تحقیقات پزشکی 5) تکثیر شد، به دنبال آن، سلول‌ها با استفاده از آنتی‌بادی‌های پروتئین نوکلئوکپسید (N) ضد HCoV-229E تحت آنالیز ایمونوفلورسانس غیرمستقیم (IF) قرار گرفتند.

علاوه بر این، MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2،5 دی فنیل تترازولیوم بروماید) سنجش برای ارزیابی زنده ماندن سلول و اثر ضد ویروسی ترکیبات شناسایی شده بر اساس یافته های IF ارزیابی شد. انواع SARS-CoV-2 که توالی ژنومی آنها در پایگاه داده GISAID (ابتکار جهانی برای به اشتراک گذاری همه داده های آنفولانزا) بارگذاری شده بود از نمونه سواب نازوفارنکس در سلول های Vero E6 جدا شد و مایع رویی تحت توالی یابی ژنومی قرار گرفت.

شبه ویروس های گزارشگر ویروس نقص ایمنی انسانی ویروس 1 (HIV-1) اسپایک (S) بیانگر پروتئین SARS-CoV-2 تولید شد. سنجش های لومینومتری و آزمایش های ترانسفکشن انجام شد. محتوای p24gag ویروس ها با استفاده از سنجش ایمونوسوربنت متصل به آنزیم (ELISA) اندازه گیری شد، به دنبال آن ویروس ها در سلول های HEK-293T با بیان بیش از حد ACE2 تیتر شدند. علاوه بر این، سنجش‌های مهار ورود شبه ویروسی انجام شد و تکثیر SARS-CoV-2 با استفاده از سلول‌های Calu-3 (رده سلولی سرطان ریه انسان) ارزیابی شد. سنجش‌های مهار پروتئاز اصلی SARS-CoV-2 (Mpro) و غشای سلولی سلول‌های Calu-3 تحت آنالیز لیپیدومی پس از درمان MbCD (متیل-b-CD) قرار گرفتند.

نتایج

چهار ترکیب U18666A، OSW-1، فیتول، و هیدروکسی پروپیل-β-سیکلودکسترین (HβCD) فعالیت ضد ویروسی را در برابر HCoV-229E و SARS-CoV-2 به ترتیب در سلول های MRC-5 و سلول های Vero E6 نشان دادند. U18666A و HβCD همجوشی ویروسی را مسدود کردند. با این حال، تنها HβCD مهار تکثیر SARS-CoV-2 را در سلول های Calu-3 نشان داد. آزمایش سیکلودکسترین های بومی و اصلاح شده مهار قوی SARS-CoV-2 توسط بتا سیکلودکسترین ها در سلول های Calu-3 را تأیید کرد.

OSW-1 به طور موثر در M فعال لنگر انداختحرفه ای سایتی با بیشترین انرژی اتصال در بین تمام مولکول های آزمایش شده. b-CD و OSW-1 در پاکت کاتالیزوری Mحرفه ای، در حالی که فیتول و U1866A در پاکت مرکزی NPC1 قرار گرفتند. هر دو OSW-1 و b-CD با میانگین RMSD (ریشه میانگین-انحراف مربع) تغییرات حدود پایدار بودند. 2Å و مقادیر برای فیتول و U18666A دو برابر بود.

مقادیر نیمه حداکثر بازدارندگی (IC50) برای U18666A، OSW-1، HβCD، و فیتول و به ترتیب 2.6μM، 0.5nM، 4.3mM و 19μM بود. سیکلودکسترین ها با تداخل در همجوشی ویروسی از طریق کاهش کلسترول، تکثیر SARS-CoV-2 را مهار کردند. HβCD ها، MbCDs و b-CD ها سویه SARS-CoV-2 D614G و سویه BA.1 را روی سلول های Calu-3 مهار کردند.

یافته‌های TEM سلول‌های Vero E6 آلوده به SARS-CoV-2 نشان داد که U18666A و OSW-1 با مهار مونتاژ و عملکرد وزیکول دو غشایی (DMV) بر مورفوژنز SARS-CoV-2 تأثیر می‌گذارند. درمان با دوز بالا U18666A منجر به بزرگ شدن لیزوزوم ها و سیسترن گلژی شد. تیمارهای با دوز کم فیتول، DMV ها را به میزان محدودی با تأثیر جزئی بر روی مونتاژ و انتقال SARS-CoV-2 تغییر دادند، در حالی که اثرات سیتوپاتیک واضح با استفاده از فیتول با دوز بالا مشاهده شد.

درمان HβCD در غلظت 0.2 میلی مولار غشای داخلی DMV ها را تغییر داد، با خوشه های بزرگی از ذرات تحریف شده SARS-CoV-2 در واکوئل ها مشاهده شد. در غلظت 20 میلی مولار HβCD، تمام ساختارهای SARS-CoV-2 با چند DMV تغییر یافته کاهش یافتند.

به طور کلی، یافته‌های مطالعه بتا سیکلودکسترین‌ها را به عنوان عوامل درمانی امیدوارکننده در برابر SARS-CoV-2 و بالقوه دیگر ارگانیسم‌های ویروسی ریوی برجسته کرد.

*تذکر مهم

bioRxiv گزارش‌های علمی مقدماتی را منتشر می‌کند که توسط همتایان بررسی نمی‌شوند و بنابراین، نباید به‌عنوان نتیجه‌گیری، راهنمای عمل بالینی/رفتار مرتبط با سلامتی در نظر گرفته شوند یا به عنوان اطلاعات ثابت در نظر گرفته شوند.



منبع