ترکیبات زیست فعال دریایی در برابر SARS-CoV-2

در عصر حاضر، ویروس‌ها تهدیدی قابل توجه برای انسان هستند زیرا می‌توانند باعث ایجاد بیماری‌های همه‌گیر در سراسر جهان شوند. تغییر محیط، جهانی شدن، شهرنشینی، رشد جمعیت، و تغییرات در حمل و نقل و زیرساخت ها فرصت های جدیدی را برای شروع و گسترش عفونت های ویروسی ایجاد کرده است.

مرور: نقش چندوجهی منابع طبیعی برای همه گیری COVID-19 به عنوان داروهای دریایی. اعتبار تصویر: Charlotte Bleijenberg / Shutterstock

همه‌گیری مداوم کووید-19 که در سال 2019 در ووهان چین آغاز شد، ناشی از سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) است. ویروس از طریق دامنه اتصال گیرنده (RBD) پروتئین اسپایک به گیرنده ACE2 میزبان متصل می شود. RBD با یک باقیمانده لیزین روی گیرنده ACE2 تعامل دارد که آن را به یک هدف دارویی بالقوه تبدیل می کند. عفونت با این ویروس منجر به بیماری تنفسی در مرحله نهایی، درگیری سیستمیک و حتی مرگ می شود. اگرچه چندین واکسن COVID-19 ساخته شده است، اما نمی توان به طور کامل به آنها اعتماد کرد، بنابراین درمان های بیشتری مورد نیاز است.

محصولات طبیعی هنوز یکی از رایج ترین منابع داروهای ضد باکتری و ضد ویروسی محسوب می شوند. چندین دهه است که گیاهان و میکروارگانیسم های دریایی در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار گرفته اند. موجودات دریایی تکنیک ها و مواد شیمیایی ضد عفونی مختلفی را برای دفاع از خود در برابر ویروس ها و میکروارگانیسم هایی که در اقیانوس ها زندگی می کنند، توسعه داده اند. استفاده از این منابع دریایی به دلیل ایمنی زیست محیطی، سازگاری فیزیولوژیکی و سطوح پایین سموم مزایای متعددی دارد.

خواص ضد ویروسی چندین ماده طبیعی به دست آمده از منابع دریایی در حال حاضر در برابر COVID-19 مورد مطالعه قرار می گیرد. برخی از ترکیبات اثربخشی مشابهی از خود نشان می دهند، در حالی که تعداد کمی از داروهای تایید شده قوی تر هستند. یکی از این نمونه ها Phycocyanobilins (PCBs) و پلی ساکاریدهای سولفاته است که RNA پلیمراز وابسته به RNA (RdRp) را با میل ترکیبی بالاتر در مقایسه با داروی سنتی رمدسیویر متصل و مهار می کند. گزارش شده است که پلی فسفات معدنی طبیعی (polyP) که از میکروارگانیسم‌های دریایی و اسفنج‌ها به دست می‌آید، در برابر COVID-19 شدید محافظت می‌کند. علاوه بر این، متابولیت‌های دریایی مختلفی که از حیوانات، جلبک‌ها و اسفنج‌های مرتبط با اسکلراکتین مشتق شده‌اند، با یک پروتئاز Mpro اصلی SARS-CoV-2 در تعامل هستند. Mpro آنزیمی است که نقش مهمی در تکثیر و رونویسی ویروس دارد. ترکیبات مشتق شده از دریا همچنین می توانند گلیکوپروتئین های سنبله SARS-CoV-2 (S)، پروتئین های نوکلئوکپسید (N)، گلیکوپروتئین های ماتریکس (M)، پروتئین های پوششی کوچک (E) و همچنین 3CLpro را که در همانندسازی، رونویسی نیز نقش دارد، هدف قرار دهند. و بلوغ ویروس

مقاله مروری جدیدی که در مجله منتشر شده است علوم محیطی و تحقیقات آلودگی با هدف تعیین امکان استفاده از ترکیبات فعال بیولوژیکی مشتق شده از کلاس های شیمیایی مختلف موجودات دریایی در برابر عفونت SARS-CoV-2 در مراحل مختلف چرخه زندگی ویروس.

پاتوژنز ویروسی COVID-19

کروناویروس ها دو زیر خانواده دارند، Coronavirinae و Torovirinae. Coronavirinae زیرخانواده شامل چهار جنس آلفا، بتا، دلتا و گاما است. SARS-CoV-2 یک ویروس RNA با حس مثبت تک رشته ای است که ژنوم آن پوشیده شده و به یک نوکلئوپروتئین (N) متصل است. غشاء (M) و پروتئین پوششی (E) به تجمع ویروس کمک می کنند، در حالی که پروتئین سنبله (S) به ورود ویروس به داخل سلول میزبان کمک می کند. پروتئین‌های غیرساختاری که به چرخه حیات ویروسی کمک می‌کنند عبارتند از پروتئاز 3-کیموتریپسین مانند (3CLpro)، RNA پلیمراز وابسته به RNA (RdRp)، هلیکاز و پروتئاز شبه پاپائین (PLpro).

READ  آدامس حبابی Moschino Toy 2

پاسخ ایمنی و علائم COVID-19

SARS-CoV-2 می تواند به سیستم تنفسی، دستگاه گوارش، کلیه، کبد، قلب و سیستم عصبی مرکزی حمله کند و باعث نارسایی چند عضوی شود. پاسخ ایمنی اولیه به عفونت SARS-CoV-2 آزادسازی سیتوکین ها و نفوذ سلول های ایمنی است که منجر به حذف SARS-CoV-2 در اکثر بیماران می شود. با این حال، در مورد بیماری جدی، کاهش پاسخ ایمنی مشاهده شده است.

علائم COVID-19 می تواند از متوسط ​​تا شدید متغیر باشد، سردرد، احتقان بینی، از دست دادن چشایی و بویایی، تب، گلودرد، مشکلات تنفسی، درد عضلانی و اسهال شایع ترین علائم هستند.

چرخه حیات کروناویروس و اهداف توسعه عوامل ضد ویروسی

چرخه زندگی SARS-CoV-2 با برهمکنش پروتئین RBD سنبله با گیرنده ACE2 که در سطح اندوتلیال در سیستم تنفسی و دستگاه گوارش بیان می شود، آغاز می شود. پس از آن، ویروس از طریق ادغام غشای سلول ویروسی و میزبان همراه با اندوسیتوز با کمک زیرواحد S2 پروتئین سنبله وارد سلول میزبان می شود.

پروتئاز سلولی TMPRSS2 پس از تشکیل کمپلکس پروتئین اسپایک-ACE2 که منجر به ادغام با غشای میزبان و آزاد شدن ژنوم ویروسی می شود، پروتئین اسپایک را می شکافد. سایر پروتئازها مانند پلاسمین، تریپسین و فاکتور Xa نیز در این فرآیند نقش دارند. اندوسیتوز توسط اندولیزوزوم های فورین و کاتپسین B/L (CatB/L) ایجاد می شود. بنابراین، درمان‌هایی که می‌توانند از یک یا چند رویداد در چرخه زندگی SARS-CoV-2 جلوگیری کنند، اکنون با اهداف مهم اتصال گیرنده و همجوشی غشاء در حال توسعه هستند.

مهارکننده های اتصال غیر اختصاصی ویروس به عوامل روی سطح سلول میزبان

اتصال غیر اختصاصی می تواند به افزایش غلظت ذرات ویروسی در محیط کمک کند و در نتیجه منجر به نرخ عفونت بالاتر شود. مهارکننده‌های اتصال و نفوذ می‌توانند به مولکول‌های گیرنده ویروس در سطح سلول‌های حساس، به یک نسخه میانی و «فعال‌شده» پروتئین ویروسی و به پروتئین‌های خاص مستقیماً در ویریون متصل شوند تا از هرگونه تغییر ساختاری بیشتر جلوگیری کنند. از این مهارکننده ها می توان در داروهای ضد ویروسی استفاده کرد. تعدادی از مهارکننده های رایج لکتین ها و مقلدهای گلیکوزآمینوگلیکان هستند.

لکتین ها پروتئین های متصل به کربوهیدرات هستند که می توانند بخش های گلیکوکونژوگیت های پیچیده را تشخیص داده و به طور برگشت پذیر بدون تأثیر بر هیچ ساختار کووالانسی، متصل شوند. گونه هایی که شامل لکتین ها می شوند عبارتند از جلبک ها، مرجان های دریایی، قارچ ها، پروکاریوت ها، گیاهان عالی، مهره داران و بی مهرگان. لکتین های متصل شونده به مانوز در تحقیقات ضد ویروسی بسیار مهم هستند زیرا می توانند از خودآرایی ویروس در طول تکثیر جلوگیری کنند.

READ  برنامه دموکرات ها برای گسترش مزایای شنوایی مدیکر. مصرف کنندگان چه انتظاراتی می توانند داشته باشند؟

گلیکوزامینوگلیکان ها (GAGs) پلی ساکاریدهای سولفاته طولانی هستند که بیان آنها در سطح سلول و همچنین در ماتریکس خارج سلولی رخ می دهد. SARS-CoV-2 و سایر ویروس ها از GAG برای اتصال به سلول های میزبان استفاده می کنند. گلیکوپروتئین های سطح سلولی می توانند با GAG برای تقلید از پلی ساکاریدهای هپارینوئیدی تعامل کنند که منجر به تشکیل یک سد محافظ می شود که از اتصال ویروسی جلوگیری می کند.

مهارکننده های اتصال وابسته به لیپید ویروسی به سلول های میزبان

لیپیدها در چرخه زندگی ویروس ها مهم هستند زیرا می توانند به عنوان گیرنده یا کوفاکتور مستقیم برای ورود ویروس به سطح سلول و درون اندوزوم عمل کنند. علاوه بر این، برخی از ویروس‌ها نیز از قایق‌های لیپیدی برای برخی از مراحل چرخه تولید مثل خود استفاده می‌کنند.

لیپیدها را می توان توسط استرول ها تغییر داد که می توانند برای محدود کردن تکثیر ویروس استفاده شوند. ترکیبات دیگری مانند اسفنگولیپیدها و سیکلودکسترین نیز می توانند از عفونت چندین ویروس از جمله ویروس کرونا جلوگیری کنند. استرول ها را می توان در بسیاری از ارگانیسم ها مانند Arthropoda، porifera، جلبک ها، echinodermata، tunicata، نرم تنان، coelenterata، bryozoa و chordates یافت.

مهارکننده های گیرنده های خاص و ادغام غشاهای سیتوپلاسمی و ویروسی

ترکیباتی که با پروتئین سنبله و پروتئازها تعامل دارند می توانند از ورود ویروس به داخل سلول و عفونت بعدی جلوگیری کنند. بنابراین، می توان از آنها به عنوان عوامل ضد ویروسی استفاده کرد. این شامل مهارکننده‌های ACE2، مهارکننده‌های TMPRSS2 و همچنین مواد فعال بیولوژیکی مانند فلاونوئیدها، ترپن‌ها و پپتیدها می‌شود.

پروتئین زدایی ویریون

پروتئین زدایی ویروس توسط پروتئازهای متصل به سطح مانند TMPRSS2 و سیستئین پروتئازها در اندوزومها و همچنین سایر پروتئازها مانند 3CLpro، PL2pro، RNA پلیمراز وابسته به RNA و هلیکاز صورت می گیرد. مهار این پروتئازها می تواند در چرخه زندگی ویروس اختلال ایجاد کند و از عفونت جلوگیری کند.

فلوروتانین ها، لیپیدها، آلکالوئیدها، ترپنوئیدها و فلاونوئیدها ترکیبات مهمی هستند که می توانند به عنوان بازدارنده پروتئازهای اصلی SARS-CoV-2 عمل کنند.

ترکیبات زیست فعال دریایی که می توانند علیه SARS-CoV-2 عمل کنند

عمده‌ترین ترکیبات دریایی که می‌توانند عفونت SARS-CoV-2 را مهار کنند، مشتق شده‌اند اسکلراکتینیا، سفارش از آنتوزوآ که فقط در محیط های دریایی یافت می شود. تقریباً 15 ماده شیمیایی از ارگانیسم های مرتبط با Scleractinia مشتق شده اند که پتانسیل مهار عفونت ویروسی را دارند.

ترکیبات دیگری مانند فیکوسیانین، پلی ساکاریدها، لوتئین، ویتامین E و B12 نیز از جلبک های دریایی مشتق می شوند. یک پلی ساکارید به نام لامبدا کاراگینان که از جلبک های قرمز دریایی جدا شده است دارای خواص ضد باکتری، ضد ویروسی، ضد انعقاد و ضد سرطانی است. گزارش شده است که هر دو ویروس SARS-CoV-2 و آنفلوانزا توسط آن مهار می شوند.

علاوه بر این، دو متابولیت مربوط به Scleractinia برای مهار SARS-CoV-2 Mpro، در حالی که سه متابولیت RNA وابسته به SARS-CoV-2 RNA پلیمراز را مهار می کنند. ترکیبات دریایی مشتق شده از خانواده Aplysinidae، پتروسیا قویفورا sp.، و همچنین مرجان نرم پتروگوژیا سیترینا همچنین می تواند به عنوان مهار کننده Mpro عمل کند. سایر ترکیبات دریایی مانند PCB ها و پلی ساکاریدها مانند کاراگینان، فوکوئیدان و آلژینات نیز نقش مهمی در محافظت از ویروس ایفا می کنند.

READ  ارتباط جدید روده و مغز میل ما را به غذاهای چرب تحریک می کند

مطالعات بالینی روی قرص‌های حاوی یوتا کاراگینان و اسپری بینی یوتا کاراگینان اثر ضد ویروسی را در برابر آنفولانزای A، کروناویروس‌های انسانی و راینوویروس انسانی نشان داده‌اند. مشاهده شد که افراد آلوده به کروناویروس تحت درمان با کاراژینان در مقایسه با افراد درمان نشده، مدت کوتاه‌تری از بیماری و عود کمتری داشتند. مهار کننده های نوکلئوزیدی میکالیسین A و B مشتق شده از اسفنج دریایی Mycale sp همچنین مشخص شد که SARS-CoV-2 RdRp را با اثربخشی بیشتری در مقایسه با داروهای سنتی مانند رمدسیویر مهار می کند.

مزایای پلی ساکاریدهای سولفاته دریایی (SPs) نسبت به سایر ترکیبات طبیعی

بنابراین جلبک های دریایی به عنوان منبع عالی طیف وسیعی از مواد شیمیایی فعال زیستی شناخته شده اند که دارای قابلیت های ضد ویروسی، ضد انعقادی، تعدیل کننده ایمنی، مبارزه با سرطان و قابلیت های آنتی اکسیدانی هستند. تحقیقات اخیر پتانسیل شکوفه های جلبک دریایی را به عنوان منبعی بی پایان از مواد شیمیایی فعال بیولوژیکی که منجر به درمان های جدید می شود، برجسته کرده است.

این ترکیبات زیست سازگار، ایمن و زیست تخریب پذیر هستند. علاوه بر این، SP های مبتنی بر جلبک در مقایسه با مواد شیمیایی طبیعی مشتق شده از گیاه، هزینه های تولید کمتری دارند. همچنین، SPهای دریایی که محلول در آب هستند، می‌توانند با استفاده از روش استخراج آبی استخراج شوند، که آنها را در مشاغل دارویی مفید می‌کند، زیرا ویژگی‌های آنها به راحتی قابل تغییر است. علاوه بر این، SP ها با هیچ خطرات بهداشتی شناخته شده ای در داروسازی مرتبط نیستند، اگرچه تحقیقات بیشتری در مورد ویژگی های شیمیایی، فراهمی زیستی، سمیت و فرآیندهای بیولوژیکی آنها مورد نیاز است.

نتیجه

طبق بررسی فعلی، چندین ماده شیمیایی دریایی ممکن است در برابر SARS-CoV-2 کاملاً مؤثر باشند. برخی از ترکیبات دریایی می توانند در مقایسه با داروهای تولید شده شیمیایی برای درمان کووید-19 شدید انتخاب بهتری باشند. منابع دریایی نیز به دلیل کمیت و تنوع زیاد مقرون به صرفه هستند. پیشرفت در تکنیک‌های بیوانفورماتیک، تحقیقات بر روی جهش‌های ژنی، و فناوری‌های چند omics می‌تواند راه‌حلی بالقوه برای محدودیت‌های فعلی در مورد توسعه داروهای دریایی ارائه دهد. تحقیقات بیشتر در مورد منابع جدید به دست آمده از دریا ممکن است درمان های امیدوارکننده ای را برای بیماران COVID-19 ایجاد کند.

محدودیت ها

توسعه داروهای دریایی با موانع خاصی مواجه است. نگرانی اصلی این است که، علیرغم این واقعیت که دریا زیستگاه گونه های زیادی است، آنها به راحتی قابل دسترسی نیستند. برای ادامه مطالعات پیش بالینی و بالینی و توسعه بیشتر داروها، عرضه ثابت مواد شیمیایی مورد نیاز است.