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科研赋能丨澳门科技大学Dr. Neher实验室筛选鉴定出新冠病毒进入抑制剂

云舟生物 云舟生物 2023-03-10



澳门科技大学中药质量研究国家重点实验室(埃尔文内尔博士生物物理与创新药物实验室)的研究发现4种能够在体外抑制新冠病毒感染的天然小分子,它们具有低细胞毒性且对体内系统无不良影响。云舟生物为该研究提供了质粒和冠状病毒S蛋白假病毒包装服务。

新冠病毒简介

据世界卫生组织报导,冠状病毒近20年来共造成三次大爆发,2019年开始出现的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)较2003年的严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和2012年的中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)而言,具有高度传染性、较高隐蔽性和广泛组织趋向性等特征。冠状病毒是一个高度多样化的单股正链RNA病毒家族,新冠病毒属于β冠状病毒。在基因水平上,新冠病毒和SARS-CoV的序列有79.6%相同,与蝙蝠冠状病毒的序列有96%相同。


药物研发概述

由新冠病毒引起的新冠肺炎在全球范围造成了巨大的生命与经济损失,有效遏制疫情是各国政府和社会各界的当务之急。目前,全球对于新冠药物的研发十分火热。小分子药物方面,辉瑞Paxlovid、默沙东Molnupiravir等已经取得较为明确的疗效并在全球范围内广泛使用,国内君实VV116及真实生物阿兹夫定等相关研究也在如火如荼地开展。中和抗体方面,美国再生元/罗氏、GSK/Vir、礼来/君实分发前三位,国内腾盛博药BRII-196/BRII-198 获批,并加入了第九版《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》。

 

虽然新冠药物的研发已取得了一定进展,但不断出现的病毒突变株可能会影响药物的有效性,持续开发出有效的治疗药物仍是应对新冠疫情的重要手段。新冠病毒进入细胞是病毒生命周期中研究相对清楚的过程,进入抑制剂作为能起到治疗和预防双重作用的药物,具有很高的开发价值。对天然化合物进行筛选评估仍是开发进入抑制剂的有效方式。


研究介绍

澳门科技大学中药质量研究国家重点实验室(埃尔文内尔博士生物物理与创新药物实验室)的研究团队从1871种天然化合物中对新冠病毒进入抑制剂进行筛选鉴定,发现4种能够在体外抑制新冠病毒感染的天然小分子,它们具有低细胞毒性且对体内系统无不良影响,并在Pharmacological Research期刊上发表了题为“Identification of natural compounds as SARS-CoV-2 entry inhibitors by molecular docking-based virtual screening with bio-layer interferometry”的文章。

 

新冠病毒通过刺突糖蛋白的受体结合域(receptor binding domain,RBD)与宿主细胞膜上的血管紧张素转化酶2(angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)受体相互作用侵入受体细胞。针对新冠病毒的RBD与宿主细胞ACE2受体之间相互作用的小分子抑制剂是预防和治疗新冠肺炎的重要方案。


小分子化合物抑制RBD与ACE2受体之间相互作用的机制


研究团队将基于分子对接的虚拟筛选和生物层干涉技术(Bio-layer interferometry,BLI)相结合,鉴定能够作为潜在的新冠病毒进入抑制剂的天然化合物。研究团队对1871种天然化合物进行研究,发现表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate,EGCG)、丹酚酸 A (Salvianolic acid A,SalA)、异补骨脂查尔酮(Isobavachalcone,Ibvc)、异莲心碱 (Isoliensinine,Isl)能够在体外有效抑制新冠病毒感染,它们具有低细胞毒性且对体内体统无不良影响。其中,EGCG和 Ibvc可通过靶向RBD和/或ACE2的双重作用来抑制新冠病毒感染。

基于体外和体内数据,他们确定EGCG是最适合作为抗新冠病毒的候选药物,EGCG在动物中具有更好的药效和安全性。实际上,EGCG还可以通过抑制3CL蛋白酶来抑制新冠病毒3CL蛋白酶和病毒复制,表明EGCG对新冠病毒具有全方位的抑制作用。总体来看,埃尔文内尔博士生物物理与创新药物实验室的研究团队为鉴定天然化合物作为新冠病毒进入抑制剂提供了思路和见解。


云舟为Dr.Neher实验室提供服务

云舟生物为埃尔文内尔博士生物物理与创新药物实验室的研究团队提供了质粒,以及野生型和4种突变型(D614G、N501Y、N439K 和 Y453F)的新冠病毒S蛋白假病毒包装服务,助力研究团队筛选和鉴定能够作为新冠病毒进入抑制剂的天然化合物,并最终确定抗新冠病毒的候选药物。云舟生物始终聚焦于生命科学领域,致力于加速基础科研与临床应用,为研发与生产过程中的复杂难题与核心瓶颈提供解决方案,为世界创造不可取代的价值。
 
由新冠病毒引起的新冠肺炎已经成为一个世界性安全问题,为进一步帮助研究人员攻克新冠病毒研究的相关难题,云舟生物推出了COVID-19冠状病毒解决方案,提供质粒和冠状病毒S蛋白假病毒包装服务与CoronaAssay™冠状病毒试验用细胞株。
 
云舟生物的质粒和冠状病毒S蛋白假病毒包装服务可以帮助研究人员使用假病毒研究冠状病毒侵入细胞方式。对于理解冠状病毒如何侵入细胞,以及一种嗜性的冠状病毒如何演化导致病毒可以从一种宿主跨物种感染至另一种宿主的背后机制,研究不同冠状病毒的S蛋白如何与它们的宿主受体结合是十分重要的。但是这样的研究通常难以实施,这是因为一些有活性的冠状病毒毒株是危险的,比如说SARS-CoV-2这种病毒只能在生物安全三级(BSL-3)的实验室进行操作。以S蛋白包被的假病毒可以模拟冠状病毒结合细胞表面受体侵入细胞的过程。用于制备假病毒的工具病毒本身是十分安全的,可以整合任何类型的冠状病毒的野生型或者突变型的S蛋白。
 
冠状病毒研究的一个重要方面在于理解病毒侵入细胞的基本机制。这样的实验通常需要使用表达病毒S蛋白受体的天然细胞,或者使用经过人工改造的可稳定表达外源基因的特殊细胞类型来实现。使用人工改造的细胞株的优势在于,可以根据研究所需高水平表达某种细胞表面受体,特别是那些介导病毒侵入细胞的受体类型。CoronaAssay™冠状病毒试验用细胞株是云舟生物专门为研究冠状病毒侵入细胞机制开发的定制产品。通过转导外源基因,该细胞株可稳定表达一系列已知的野生型或突变型冠状病毒细胞表面受体,如人源ACE2、DDP4和ANPEP,以及小鼠Cwacam1。CoronaAssay™细胞株也可以表达人源TMPRSS2,一种跨膜丝氨酸蛋白酶,对利用ACE2、DPP4、ANPEP或其他唾液酸受体的冠状病毒感染过程有协同作用。

 

参考文献

D. Zhang, S. Hamdoun, R. Chen, L. Yang, C.K. Ip, Y. Qu, R. Li, H. Jiang, Z. Yang,

S.K. Chung, Identification of natural compounds as SARS-CoV-2 entry inhibitors

by molecular docking-based virtual screening with bio-layer interferometry,

Pharmacol. Res. 172 (2021) 105820, doi:10.1016/j.phrs.2021.105820.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1043661821004047#section-cited-by



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