Перспективные соединения из природных источников для терапии COVID-19
- Авторы: Андреев С.М.1, Шершакова Н.Н.1, Кожихова К.В.1, Шатилов А.А.1, Тимофеева А.В.1, Турецкий Е.А.1, Кудлай Д.А.1, Хаитов М.Р.1
-
Учреждения:
- ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
- Выпуск: Том 17, № 2 (2020)
- Страницы: 18-32
- Раздел: Научные обзоры
- URL: https://bakhtiniada.ru/raj/article/view/121636
- DOI: https://doi.org/10.36691/RJA1362
- ID: 121636
Цитировать
Аннотация
Эпидемия, связанная с новым коронавирусом Sars-CoV-2, поразила практически все страны земного шара, и надежных лечебных средств от этой инфекции пока не существует. Многие лаборатории в мире в настоящее время ведут интенсивные экспериментальные и теоретические исследования с целью поиска эффективных препаратов, специфичных для этого заболевания (COVID-19), но, к сожалению, может потребоваться много времени, прежде чем новые лекарства появятся в клинической практике. Один из самых популярных подходов основан на возможности использования для лечения существующих препаратов, одобренных правительственными медицинскими организациями. Их выбор основан на скрининге, в основе которого лежит использование компьютерных моделей, оценивающих специфическое связывание (минимизация энергии связывания) таких препаратов с молекулами-мишенями, важных для жизненного цикла. Так, ряд известных антивирусных препаратов против ВИЧ, гепатита С, выбранных подобным образом, оказывали противовирусный эффект in vitro, но их клиническая эффективность была невысокой. Следует подчеркнуть, что тяжелая форма клинического проявления заболевания представляет собой острый респираторный дистресс-синдром, опосредованный окислительным стрессом и агрессивной иммунной атакой на собственные клетки. В этой связи применение соединений с высокой антиоксидантной активностью может иметь преимущества как в профилактическом, так и в лечебном плане. Существует огромный спектр природных соединений, включая препараты официальной и традиционной медицины, которые представляют неограниченный потенциал, в том числе для терапии вирусных заболеваний. Основным преимуществом подобных соединений является их низкая токсичность. В данном обзоре мы постарались сделать акцент на клинические и фармакологические свойства природных веществ, преимущественно флавоноидов, которые могут стать перспективными препаратами для лечения и профилактики COVID-19. В обзор включена информация о возможных мишенях вируса и противовирусных препаратах. Большое внимание уделено вопросу ингибирования вирусной активности. На основе литературных данных, в том числе о структурных особенностях различных соединений, сделан прогноз о перспективности использования данных соединений в качестве ингибиторов вирусной активности, а также в качестве противовоспалительных средств для терапии COVID-19. Важным этапом при анализе соединений было изучение возможности их взаимодействия с клеточными мишенями вируса, а также способности связывания с белками самого вируса Sars-CoV-2.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Сергей Михайлович Андреев
ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
Автор, ответственный за переписку.
Email: sm.andreev@nrcii.ru
ORCID iD: 0000-0001-8297-579X
кандидат химических наук, заведующий лабораторией пептидных иммуногенов
Россия, 115522, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24Надежда Николаевна Шершакова
ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
Email: nn.shershakova@nrcii.ru
ORCID iD: 0000-0001-6444-6499
кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории персонализированной медицины и молекулярной иммунологии
Россия, 115522, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24Ксения Вадимовна Кожихова
ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
Email: k.v.kozhikhova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5124-6826
кандидат химических наук, и.о. научного сотрудника лаборатории пептидных иммуногенов
Россия, 115522, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24Артем Андреевич Шатилов
ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
Email: Aa.shatilov@nrcii.ru
ORCID iD: 0000-0002-4675-8074
младший научный сотрудник лаборатории пептидных иммуногенов
Россия, 115522, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24Анастасия Витальевна Тимофеева
ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
Email: av.timofeeva@nrcii.ru
ORCID iD: 0000-0003-3780-2878
младший научный сотрудник лаборатории пептидных иммуногенов
Россия, 115522, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24Евгений Александрович Турецкий
ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
Email: EA.Turetskiy@nrcii.ru
ORCID iD: 0000-0002-6822-3409
младший научный сотрудник лаборатории пептидных иммуногенов
Россия, 115522, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24Дмитрий Анатольевич Кудлай
ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
Email: D624254@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1878-4467
доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории персонализированной медицины и молекулярной иммунологии
Россия, 115522, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24Муса Рахимович Хаитов
ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России
Email: mr.khaitov@nrcii.ru
ORCID iD: 0000-0001-7651-8920
член-корреспондент, директор
Россия, 115522, г. Москва, Каширское шоссе, д. 24Список литературы
- Wu C, Liu Y, Yang Y, Zhang P, Zhong W, Wang Y, Wang Q, Xu Y, Li M, Li X, Zheng M, Chen L, Li H. Analysis of therapeutic targets for SARS-CoV-2 and discovery of potential drugs by computational methods. Acta Pharm Sin B, 2020; in press. doi: 10.1016/j.apsb.2020.02.008.
- Hoffmann M, Kleine-Weber H, Schroeder S, Krüger N, Herrler T, Erichsen S, Schiergens TS, Herrler G, Wu N, Nitsche A, Müller MA, Drosten C, Pöhlmann S. SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell. 2020;181(2):271-280.e8. doi: 10.1016/j.cell.2020.02.052.
- Wilde AH, Snijder EJ, Kikkert M, Hemert MJ. Host factors in coronavirus replication. Roles of Host Gene and Non-coding RNA Expression in Virus Infection. Book Chapter Host Factors in Coronavirus Replication. Berlin: Springer. 2017:42. doi: 10.1007/82_2017_25.
- Medhi B, Prajapat M, Sarma P, Shekhar N, Avti P, Sinha S, Kaur H, Kumar S, Bhattacharyya A, Kumar H, Bansal S. Drug targets for corona virus: A systematic review. Indian journal of pharmacology. 2020;52(1):56-65. doi: 10.4103/ijp.IJP_115_20.
- Qamar MT, Alqahtani SM, Alamri MA, Chen LL. Structural basis of SARS-CoV-2 3CLpro and anti-COVID-19 drug discovery from medicinal plants. J Pharm Anal. 2020. doi: 10.1016/j.jpha.2020.03.009.
- Yoshino R, Yasuo N, Sekijima M. Identification of key interactions between SARS-CoV-2 Main Protease and inhibitor drug candidates. ChemRxiv Preprint. 2020. doi: 10.26434/chemrxiv.12009636.
- Jin Z, Du X, Xu Y, Deng Y, Liu M, Zhao Y, Zhang B, Li X, Zhang L, Peng C, Duan Y, Yu J, Wang L, Yang K, Liu F, Jiang R, Yang X, You T, Liu X, Yang X, Bai F, Liu H, Liu X, Guddat LW, Xu W, Xiao G, Qin C, Shi Z, Jiang H, Rao Z, Yang H. Structure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors BioRxiv Preprint. 2020. doi: 10.1101/2020.02.26.964882.
- Chakraborti S, Srinivasan N. Drug Repurposing Approach Targeted Against Main Protease of SARS-CoV-2 Exploiting ‘Neighbourhood Behaviour’ in 3D Protein Structural Space and 2D Chemical Space of Small Molecules. ChemRxiv Preprint. 2020. doi: 10.26434/chemrxiv.12057846.v1.
- Kumar Y, Singh H. In Silico Identification and Docking-Based Drug Repurposing Against the Main Protease of SARS-CoV-2, Causative Agent of COVID-19. ChemRxiv Preprint. 2020. doi: 10.26434/chemrxiv.12049590.v1.
- Liu C, Zhou Q, Li Y, Garner LV, Watkins SP, Carter LJ, Smoot J, Gregg AC, Daniels AD, Jervey S, Albaiu D. Research and development on therapeutic agents and vaccines for COVID-19 and related human coronavirus diseases. ACS Central Science. 2020;6(3):315-331. doi: 10.1021/acscentsci.0c00272.
- Li Z, Li X, Huang Y, Wu Y, Liu R, Zhou L, Lin Y, Wu D, Zhang L, Liu H, Xu X, Yu K, Zhang Y, Cui J, Zhan C, Wang X, Luo H. FEP-based screening prompts drug repositioning against COVID-19. BioRxiv preprint. 2020. doi: 10.1101/2020.03.23.004580.
- Tonew M, Tonew E, Mentel R. The antiviral activity of dipyridamole. Acta virologica. 1977;21(2):146-150.
- Thomé MP, Borde C, Larsen AK, Henriques JAP, Lenz G, Escargueil AE, Maréchal V. Dipyridamole as a new drug to prevent Epstein-Barr virus reactivation. Antiviral Research. 2019;172:104615. DOI: 1016/j.antiviral.2019.104615.
- Durdagi S, Aksoydan B, Dogan B, Sahin K, Shahraki A. Screening of clinically approved and investigation drugs as potential inhibitors of COVID-19 main protease: A virtual drug repurposing study. ChemRxiv Preprint. 2020. doi: 10.26434/chemrxiv.12032712.v1.
- Richardson P, Griffin I, Tucker C, Smith D, Oechsle O, Phelan A, Stebbing J. Baricitinib as potential treatment for 2019-nCoV acute respiratory disease. Lancet. 2020;395:497-506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30304-4.
- Stebbing J, Phelan A, Griffin I, Tucker C, Oechsle O, Smith D, Richardson P. COVID-19: combing antiviral and anti-inflammatory treatments. Lancet. 2020;20(4):400-402. doi: 10.1016/S1473-3099(20)30132-8.
- Chen Jun, Liu D, Liu L, Liu P, Xu Q, Xia L, Ling Y, Huang D, Song S, Zhang D, Qian Z, Li T, Shen Y, Lu H. A pilot study of hydroxychloroquine in treatment of patients with moderate coronavirus disease-19 (COVID-19). J Zhejl Univ. 2020;49(2):215-219.
- Smits SL, Brand JMA, Lang A, Leijten LME, Jcken WF, Amerongen G, Osterhaus ADME, Andeweg AC, Haagmans BL. Distinct severe acute respiratory syndrome coronavirus-induced acute lung injury pathways in two different nonhuman primate species. J Virol. 2011;85(9):4234-4245. doi: 10.1128/JVI.02395-10.
- Santos-Sánchez NF, Salas-Coronado R, Villanueva-Cañongo C, Hernández-Carlos B. Antioxidant compounds and their antioxidant mechanism. Book Chapter Antioxidants. 6 Nov 2019. doi: 10.5772/intechopen.85270.
- Miao EA, Leaf IA, Treuting PM, Mao DP, Dors M, Sarkar A, Warren SE, Wewers MD, Aderem A. Caspase-1-induced pyroptosis is an innate immune effector mechanism against intracellular bacteria. Nat Immunol. 2010;11(12):1136-1142. doi: 10.1038/ni.1960.
- Yang M. Cell pyroptosis, a potential pathogenic mechanism of 2019-nCoV infection. SSRN Electronic Journal. 2020, in press. doi: 10.2139/ssrn.3527420.
- Lee S, Hirohama M, Noguchi M, Nagata K, Kawaguchi A. Influenza A virus infection triggers pyroptosis and apoptosis of respiratory epithelial cells through the type I interferon signaling pathway in a mutually exclusive manner. J Virology. 2018;92(14):e00396-18. doi: 10.1128/JVI.00396-18.
- Imai Y, Kuba K, Neely GG, Yaghubian-Malhami R, Perkmann T, van Loo G, Ermolaeva M, Veldhuizen R, Leung YH, Wang H, Liu H, Sun Y, Pasparakis M, Kopf M, Mech C, Bavari S, Peiris JS, Slutsky AS, Akira S, Hultqvist M, Holmdahl R, Nicholls J, Jiang C, Binder CJ, Penninger JM. Identification of oxidative stress and Toll-like receptor 4 signaling as a key pathway of acute lung injury. Cell. 2008;133:235-249. doi: 10.1016/j.cell.2008.02.043.
- Baunthiyal M, Singh V, Dwivedi S. Insights of antioxidants as molecules for drug discovery. Int J Pharm. 2017;13:874-889. doi: 10.3923/ijp.2017.874.889.
- Bendary E, Francis RR, Ali HMG, Sarwat MI, Hady SE. Antioxidant and structure-activity relationships (SARs) of some phenolic and anilines compounds. Ann Agric Sci. 2013;58(2):173-181. doi: 10.1016/j.aoas.2013.07.002.
- Shaghaghi N. Molecular docking study of novel COVID-19 protease with low risk terpenoides compounds of plants. ChemRxiv Preprint. 2020. doi: 10.26434/chemrxiv.11935722.v1.
- Wang K, Chen W, Zhou Y, Lian J, Zhang Z, Du P, Gong L, Zhang Y, Cui H, Geng J, Wang B, Sun X, Wang C, Yang X, Lin P, Deng Y, Wei D, Yang X, Zhu Y, Zhang K, Zheng Z, Miao J, Guo T, Shi Y, Zhang J, Fu L, Wang Q, Bian H, Zhu P, Chen Z. SARS-CoV-2 invades host cells via a novel route: CD147-spike protein. BioRxiv preprint. 2020. doi: 10.1101/2020.03.14.988345.
- Zhang X, Tang X, Liu H, Li L, Hou Q, Gao J. Autophagy induced by baicalin involves downregulation of CD147 in SMMC-7721 cells in vitro. Onc Rep. 2012;27:1128-1134. doi: 10.3892/or.2011.1599.
- Tang Y, Zhou F, Luo Z, Li X, Yan H, Wang M, Huang F, Yue S. Multiple therapeutic effects of adjunctive baicalin therapy in experimental bacterial meningitis. Inflammation. 2010;33(3):180-188. doi: 10.1007/s10753-009-9172-9.
- Lin S, Ho C, Chuo W, Li S, Wang TT, Lin C. Effective inhibition of MERS-CoV infection by resveratrol. BMC Infectious Diseases. 2017;17(1). doi: 10.1186/s12879-017-2253-8.
- Zhu J, Wang J, Sheng Y, Zou Y, Bo L, Wang F, Lou J, Fan X, Bao R, Wu Y, Chen F, Deng X, Li J. Baicalin Improves Survival in a Murine Model of Polymicrobial Sepsis via Suppressing Inflammatory Response and Lymphocyte Apoptosis. PLoS ONE. 2012;7(5):e35523. doi: 10.1371/journal.pone.0035523.
- Liu H, Ye F, Sun Q, Liang H, Li C, Lu R, Huang B, Tan W, Lai L. Scutellaria baicalensis extract and baicalein inhibit replication of SARS-CoV-2 and its 3C-like protease in vitro. BioRxiv preprint. 2020. doi: 10.1101/2020.04.10.035824.
- Yu M, Lee J, Lee JM, Kim Y, Chin Y, Jee J, Keum Y, Jeong Y. Identification of myricetin and scutellarein as novel chemical inhibitors of the SARS coronavirus helicase, nsP13. Bioorg Med Chem Lett. 2012;22(12):4049-4054. doi: 10.1016/j.bmcl.2012.04.081.
- Keum Y, Jeong Y. Development of chemical inhibitors of the SARS coronavirus: Viral helicase as a potential target. Biochemical Pharmacology. 2012;84(10):1351-1358. doi: 10.1016/j.bcp.2012.08.012.
- Chen C, Lin CPC, Huang K, Chen W, Hsieh H, Liang P, Hsu JTA. Inhibition of SARS-CoV 3C-like protease activity by theaflavin-3,3’-digallate (TF3). Evidence-Based Compl Alter Med. 2005;2(2):209-215. doi: 10.1093/ecam/neh081.
- Yeo C, Kaushal S, Yeo D. Enteric involvement of coronaviruses: is faecal-oral transmission of SARS-CoV-2 possible? Lancet Gastroenterol Hepatol. 2020;5(4):335-337. doi: 10.1016/S2468-1253(20)30048-0.
- Lin S, Ho C, Chuo W, Li S, Wang TT, Lin C. Effective inhibition of MERS-CoV infection by resveratrol. BMC Infect Dis. 2017;17(1):144. doi: 10.1186/s12879-017-2253-8.
- Glinsky G. Harnessing powers of genomics to build molecular maps of coronavirus targets in human cells: a guide for existing drug repurposing and experimental studies identifying candidate therapeutics to mitigate the pandemic COVID-19. ChemRxiv Preprint. 2020. doi: 10.26434/chemrxiv.12052512.
- Yi L, Li Z, Yuan K, Qu X, Chen J, Wang G, Zhang H, Luo H, Zhu L, Jiang P, Chen L, Shen Y, Luo M, Zuo G, Hu J, Duan D, Nie Y, Shi X, Wang W, Han Y, Li T, Liu Y, Ding M, Deng H, Xu X. Small molecules blocking the entry of severe acute respiratory syndrome coronavirus into host cells. J Virol. 2004;78:11334-11339. doi: 10.1128/JVI.78.20.11334-11339.2004.
- Boots AW, Haenen GR, Bast A. Health effects of quercetin: from antioxidant to nutraceutical. Eur J Pharm. 2008;585 (2-3):325-337. doi: 10.1016/j.ejphar.2008.03.008.
- Yu G, Kubota H, Okita M, Maeda T. The anti-inflammatory and antioxidant effects of melatonin on LPS-stimulated bovine mammary epithelial cells. PLoS One. 2017;12(5):e0178525. doi: 10.1371/journal.pone.0178525.
- Silvestri M, Rossi GA. Melatonin: its possible role in the management of viral infections-a brief review. Ital J Pediatrics. 2013;39(1):61. doi: 10.1186/1824-7288-39-61.
- Huang S, Liao C, Chen S, Shi L, Lin L, Chen Y, Cheng C, Sytwu H, Shang S, Lin G. Melatonin possesses an anti-influenza potential through its immune modulatory effect. J Funct Foods. 2019;58:189-198. doi: 10.1016/j.jff.2019.04.062.
- Chen F, Jiang G, Liu H, Li Z, Pei Y, Wang H, Pan H, Cui H, Long J, Wang J, Zheng Z. Melatonin alleviates intervertebral disc degeneration by disrupting the IL-1β/NF-κB-NLRP3 inflammasome positive feedback loop. Bone Res. 2020;8(1):10. doi: 10.1038/s41413-020-0087-2.
- Favero G, Franceschetti L, Bonomini F, Rodella LF, Rezzani R. Melatonin as an anti-inflammatory agent modulating inflammasome activation. Int J Endocrin. 2017;2017:1835195. doi: 10.1155/2017/1835195.
- Zhang R, Wang X, Ni L, Di X, Ma B, Niu S, Liu C, Reiter RJ. COVID-19: Melatonin as a potential adjuvant treatment. Life Sci. 2020;250:117583. doi: 10.1016/j.lfs.2020.117583.
- Li-Mei W, Jie T, Shan-He W, Dong-Mei M, Peng-Jiu Y. Anti-inflammatory and anti-oxidative effects of dexpanthenol on lipopolysaccharide induced acute lung injury in mice. Inflammation, 2016;39(5):1757-1763. doi: 10.1007/s10753-016-0410-7.
- Chu H, Chan JF, Wang Y, Yuen TT, Chai Y, Hou Y, Shuai H, Yang D, Hu B, Huang X, Zhang X, Cai JP, Zhou J, Yuan S, Kok KH, To KK, Chan IH, Zhang AJ, Sit KY, Au WK, Yuen KY. Comparative replication and immune activation profiles of SARS-CoV-2 and SARS-CoV in human lungs: an ex vivo study with implications for the pathogenesis of COVID-19. Clin Infect Dis. 2020, Apr 9:ciaa410. doi: 10.1093/cid/ciaa410.
- Friedman S, DeCamp D, Sijbesma R, Srdanov G, Wudl F, Kenyon G. Inhibition of the HIV-1 protease by fullerene derivatives: model building studies and experimental verification. Journal of the American Chemical Society. 1993;115(15):6506-6509. doi: 10.1021/ja00068a005.
- Marchesan S, Da Ros T, Spalluto G, Balzarini J, Prato M. Anti-HIV properties of cationic fullerene derivatives. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 2005;15(15):3615-3618. doi: 10.1016/j.bmcl.2005.05.069.
- Muñoz A, Sigwalt D, Illescas BM, Luczkowiak J, Rodríguez-Pérez L, Nierengarten I, Holler M, Remy JS, Buffet K, Vincent SP, Rojo J, Delgado R, Nierengarten JF, Martín N. Synthesis of giant globular multivalent glycofullerenes as potent inhibitors in a model of Ebola virus infection. Nature chemistry. 2016;8(1):50-57. doi: 10.1038/NCHEM.2387.
- Nierengarten I, Nierengarten JF. Fullerene sugar balls: a new class of biologically active fullerene derivatives. Chemistry – An Asian Journal. 2014;9(6):1436-1444. doi: 10.1002/asia.201400133.
- Klimova R, Andreev S, Momotyuk E, Demidova N, Fedorova N, Chernoryzh Y, Yurlov K, Turetskiy E, Baraboshkina E, Shershakova N, Simonov R, Kushch A, Khaitov M, Gintsburg A. Aqueous fullerene C60 solution suppresses herpes simplex virus and cytomegalovirus infections. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2020;28(6):487-499. doi: 10.1080/1536383X.2019.1706495.
- Kornev AB, Khakina EA, Troyanov SI, Kushch AA, Peregudov A, Vasilchenko A, Deryabin DG, Martynenko VM, Troshin PA. Facile preparation of amine and amino acid adducts of [60] fullerene using chlorofullerene C60Cl6 as a precursor. Chemical Communications. 2012;48(44):5461-5463. doi: 10.1039/c2cc00071g.
- Yudoh K. Water-soluble fullerene (C60) inhibits the development of arthritis in the rat model of arthritis. Int J Nanomedicine. 2009;4:217-225. doi: 10.2147/ijn.s7653.
- Wakimoto T, Uchida K, Mimura K, Kanagawa T, Mehandjiev TR, Aoshima H, Kokubo K, Mitsuda N, Yoshioka Y, Tsutsumi Y, Kimura T, Yanagihara I. Hydroxylated fullerene: a potential antiinflammatory and antioxidant agent for preventing mouse preterm birth. Am J Obstet Gynecol. 2015;213(5):708.e1-708.e9. doi: 10.1016/j.ajog.2015.07.017.
- Shershakova N, Bashkatova E, Purgina D, Makarova E, Andreev S, Khaitov M. Wound healing and anti-inflammatory effects of aqueous fullerene С60 dispersion. Allergy. 2016;71(S102):315.
Дополнительные файлы
