CN113244211B - 黄芩素、黄芩苷用于制备冠状病毒SARS-CoV-2的3CL蛋白酶的抑制剂的用途 - Google Patents

黄芩素、黄芩苷用于制备冠状病毒SARS-CoV-2的3CL蛋白酶的抑制剂的用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及黄芩主要成分黄芩素、黄芩苷及其组合物在抗冠状病毒中的应用。具体而言，本发明涉及黄芩主要成分黄芩素、黄芩苷及其药物组合物作为2019新型冠状病毒(SARS‑CoV‑2)3CL蛋白酶抑制剂在制备治疗和/或预防、缓解由2019新型冠状病毒感染引起的呼吸道感染、肺炎等相关疾病的药物中的用途。

Description

黄芩素、黄芩苷用于制备冠状病毒SARS-CoV-2的3CL蛋白酶的抑制剂的用途
技术领域
本发明涉及医药领域，具体地涉及黄芩主要成分黄芩素、黄芩苷及其组合物 在抗冠状病毒中的应用。
背景技术
在急性传染病中，绝大部分都是病毒性传染病，病毒性传染病的发病率高，死 亡率也很高。由于检测和诊断手段有限，导致新病毒引发的新疫情爆发往往具有突 发性、随机性和不可预测性等特点，一旦爆发，如无有效的防治手段，极易造成大 规模流行，严重威胁人民健康生命安全。
新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染可以引起严重肺炎。SARS-CoV-2病毒传播途径未完全掌握，已知能通过飞沫和接触传播，且存在人传人、医务人员感染，一定社区传播风险，且病毒存在变异的可能。目前对于新型冠状病毒所致疾病没有特异的预防和治疗方法。
SARS-CoV-2冠状病毒属于冠状病毒科冠状病毒属，为具有包膜的单链正义 RNA病毒。和其他已知冠状病毒类似，SARS-CoV-2冠状病毒也经过吸附、穿入、 脱壳、生物合成、子代病毒的组装与释放等几个过程完成子代病毒的增殖。 SARS-CoV-2冠状病毒感染宿主细胞起始于病毒包膜表面的刺突糖蛋白与宿主细胞表面的受体结合，随后发生膜融合，病毒进入宿主细胞，在细胞溶酶体等细胞器 作用下，释放出病毒的遗传物质单链正义RNA，在宿主细胞的线粒体、核糖体等 蛋白质合成元件以及必须的原料等作用下，翻译产生多聚蛋白，之后，SARS-CoV-2 冠状病毒的两大必需半胱氨酸蛋白酶：木瓜样蛋白酶(papain-likeprotease,PL pro)和 3C样蛋白酶(3C-like protease,3CLpro)在特定位点切割加工多聚蛋白前体，产生多 个对病毒生命周期非常重要的非结构蛋白。在这些非结构蛋白的作用下，病毒RNA 复制出子代病毒核酸物质，并大量翻译出所需的结构蛋白，完成子代病毒的组装和释放。SARS-CoV-2冠状病毒感染细胞的生命周期的任何环节或关键酶均可以作为 抗病毒药物的研究靶点，如水解切割多聚蛋白前体的半胱氨酸蛋白酶PLpro和 3CLpro，负责完成子代病毒遗传物质复制的RNA聚合酶等。
3CL蛋白酶(3 chymotrypsin-like protease,3CLpro)，又称主蛋白酶(Mpro)，是冠状 病毒RNA翻译出多聚蛋白pp1a和pp1ab后水解产生多个非结构蛋白过程中的关 键蛋白酶，对病毒的复制和感染至关重要，抑制3CL蛋白酶的催化功能可有效抑 制病毒多聚蛋白前体的切割，阻断病毒复制，抑制子代病毒生成。3CLpro属于半胱 氨酸蛋白酶，是催化单正链RNA病毒前体蛋白水解的关键蛋白酶，对SARS-CoV-2 等冠状病毒的复制活性具有重要的作用。因此，3CLpro是目前公认的研发抗冠状病 毒药物的理想靶点。
目前，针对SARS-CoV-2冠状病毒导致的严重肺炎疾病尚无特效的疫苗和抗 病毒药物。这些感染性疾病严重影响了人们的生命健康，研发效果好的抗病毒药物 迫在眉睫。针对SARS-CoV-2冠状病毒3CLpro开发出低毒高效的抗病毒药物，以 满足国内外SARS-CoV-2冠状病毒感染患者的临床需求，具有重大的社会意义。
综上所述，本领域迫切需要开发针对SARS-CoV-2冠状病毒3CL蛋白酶的抑 制剂用于治疗新型冠状病毒感染引起的肺炎。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效抑制冠状病毒3CL蛋白酶的活性成分及其在 抑制冠状病毒方面的新用途。
具体地，本发明提供了黄芩主要成分及其组合物在抗冠状病毒尤其是新型冠 状病毒(SARS-CoV-2)中的用途。
在本发明第一方面，提供了一种活性成分或含所述活性成分的制剂的用途(或 制药用途)，所述的活性成分选自下组：
(Z1)黄芩素、或其药学上可接受的盐或其提取物；
(Z2)黄芩苷、或其药学上可接受的盐或其提取物；
(Z3)黄芩、或黄芩提取物；
(Z4)上述活性成分Z1～Z3的任一组合；
其中，所述的活性成分或含所述活性成分的制剂被用于制备(a)抑制冠状病毒3CL蛋白酶的抑制剂；和/或(b)治疗和/或预防、缓解由冠状病毒感染引起的相关 疾病的药物。
在另一优选例中，所述的药物还含有选自下组的一种或多种额外活性成分：
(Y1)连翘酯苷(如连翘酯苷A、连翘酯苷B)、连翘苷、异绿原酸A、1,3-二 咖啡酰奎宁酸、异绿原酸B、新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、汉黄芩素、或其组合；
(Y2)RNA复制酶抑制剂(如Remdesivir(瑞德西韦或GS-5734))；
(Y3)洛匹那韦(Lopinavir)、利托那韦(Ritonavir)；
(Y4)氯喹(Chloroquine,Sigma-C6628)、羟氯喹。
在另一优选例中，所述的冠状病毒3CL蛋白酶选自下组：2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)3CL蛋白酶、SARS病毒的3CL蛋白酶、MERS病毒的3CL蛋白 酶、或其组合。
在另一优选例中，所述活性成分被用于制备(a)2019新型冠状病毒 (SARS-CoV-2)3CL蛋白酶抑制剂；和/或(b)治疗和/或预防、缓解由2019新型冠状 病毒(SARS-CoV-2)感染引起的相关疾病的药物。
在另一优选例中，所述的冠状病毒选自下组：α属冠状病毒、β属冠状病毒、 或其组合。
在另一优选例中，所述的冠状病毒选自下组：HCoV-229E、HCoV-OC43、 SARS-CoV、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、MERS-CoV、SARS-CoV-2、或其组合。
在另一优选例中，所述的冠状病毒选自下组：2019新型冠状病毒 (SARS-CoV-2)、SARS病毒、MERS病毒、或其组合。
在另一优选例中，所述由2019新型冠状病毒感染引起的相关疾病选自下组： 呼吸道感染、肺炎及其并发症、或其组合。
在另一优选例中，所述的活性成分选自下组：黄芩素或其药学上可接受的盐或 其提取物；黄芩苷或其药学上可接受的盐或其提取物；或其组合。
在另一优选例中，所述活性成分选自下组：黄芩素或其药学上可接受的盐；黄 芩苷或其药学上可接受的盐；或其组合。
在另一优选例中，所述的活性成分(或活性化合物)(如黄芩素或其药学上可 接受的盐或其提取物；黄芩苷或其药学上可接受的盐或其提取物)是人工合成的、 和/或从植物中提取的。
在另一优选例中，所述的植物或药材包括根、茎、叶、花、果、或其组合。
在另一优选例中，所述的药物还包括选自下组的额外组分：抗逆传录病毒 的药物或增强免疫力的药物。
在另一优选例中，所述的组合物或药物包括：口服制剂和非口服制剂。
在另一优选例中，所述的制剂包括：粉剂、颗粒剂、胶囊剂、注射剂、酊 剂、口服液、片剂、含片、或滴丸。
在另一优选例中，所述的药物为中药制剂。
在另一优选例中，所述的药物为双黄连制剂(口服液、冻干制剂)。
在另一优选例中，所述含所述活性成分的制剂是双黄连制剂，并且所述制剂 被用于制备抑制冠状病毒3CL蛋白酶的抑制剂。
在本发明的第二方面，提供了一种药物组合物，所述的药物组合物含有：
(a)第一活性成分，所述的第一活性成分选自下组：黄芩素或其药学上可接受 的盐；黄芩苷或其药学上可接受的盐；或其组合；
以及(b)药学上可接受的载体。
在另一优选例中，所述的药物组合物为用于抑制冠状病毒3CL蛋白酶的药物 组合物。
在另一优选例中，所述的药物组合物中，除了黄芩素或其药学上可接受的盐和 黄芩苷或其药学上可接受的盐之外，不含有其他活性成分(如抗病毒的活性成分)。
在另一优选例中，所述的药物组合物不含有来自其他药材(如连翘、金银花)的 活性成分和提取物。
在另一优选例中，所述的药物组合物含有：
(a1)第一活性成分，所述的第一活性成分选自下组：黄芩素或其药学上可接受 的盐；黄芩苷或其药学上可接受的盐；连翘酯苷A或其药学上可接受的盐；连翘 酯苷B或其药学上可接受的盐；或其组合；
(a2)第二活性成分，所述的第二活性成分选自下组：RNA复制酶抑制剂(如Remdesivir(瑞德西韦或GS-5734))；洛匹那韦(Lopinavir)、利托那韦(Ritonavir)；氯 喹(Chloroquine,Sigma-C6628)、羟氯喹、或其组合；和
(a3)任选的第三活性成分，所述的第三活性成分选自下组：连翘苷、异绿原 酸A、1,3-二咖啡酰奎宁酸、异绿原酸B、新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、汉黄芩 素、或其组合；
以及(b)药学上可接受的载体。
在另一优选例中，所述的药物的剂型为口服给药或非口服给药剂型。
在另一优选例中，所述的口服给药剂型是片剂、散剂、颗粒剂或胶囊剂， 或乳剂或糖浆剂。
在另一优选例中，所述的非口服给药剂型是注射剂或针剂。
在另一优选例中，所述药物中第一活性成分(单一化合物或多种化合物之和) 的浓度为0.01-100mg/ml，较佳地为0.1-20mg/ml(液态剂型)。
在另一优选例中，所述药物中第一活性成分(单一化合物或多种化合物之和) 的浓度为0.01-1000mg/g，较佳地为0.1-50mg/g(固体剂型)。
在本发明的第三方面，提供了本发明第二方面中所述的药物组合物的用途，它 被用于制备(a)抑制冠状病毒3CL蛋白酶的抑制剂；和/或(b)治疗和/或预防、缓解由冠状病毒感染引起的相关疾病的药物。
在另一优选例中，所述药物组合物用于制备治疗和/或预防、缓解由2019新 型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染引起的相关疾病的药物。
在另一优选例中，所述由2019新型冠状病毒感染引起的相关疾病选自下组： 呼吸道感染、肺炎及其并发症、或其组合。
在另一优选例中，所述的冠状病毒选自下组：HCoV-229E、HCoV-OC43、 SARS-CoV、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、MERS-CoV、SARS-CoV-2、或其组合。
在本发明的第四方面，提供了一种抑制冠状病毒3CL蛋白酶的方法，包括步 骤：将第一活性成分或含所述第一活性成分的制剂与冠状病毒的3CL蛋白酶接触， 从而抑制所述3CL蛋白酶的活性；
其中，所述的第一活性成分选自下组：
(Z1)黄芩素、或其药学上可接受的盐或其提取物；
(Z2)黄芩苷、或其药学上可接受的盐或其提取物；
(Z3)黄芩、或黄芩提取物；
(Z4)上述活性成分Z1～Z3的任一组合。
在另一优选例中，所述的抑制方法是体外方法并且是非治疗性的和非诊断性的方法。
在另一优选例中，所述的抑制方法是体内方法并且是治疗性的方法。
在另一优选例中，所述的方法是非治疗性和非诊断性的。
在另一优选例中，所述的方法是体外的。
在另一优选例中，所述的3CL蛋白酶是重组的或冠状病毒表达的3CL蛋白酶。
在另一优选例中，所述的SARS-CoV-2的3CL蛋白酶是重组的或SARS-CoV-2 表达的3CL蛋白酶。
在另一优选例中，所述的第一活性成分选自下组：黄芩素或其药学上可接受的 盐或其提取物；黄芩苷或其药学上可接受的盐或其提取物；或其组合。
在另一优选例中，含所述第一活性成分的制剂是中药制剂，较佳地为双黄连制剂。
在本发明的第五方面，提供了一种治疗、预防、和/或缓解由冠状病毒感染引 起的相关疾病的方法，包括步骤：给需要的对象施用安全有效量的第一活性成分或 含第一活性成分的制剂，其中所述的第一活性成分选自下组：
(Z1)黄芩素、或其药学上可接受的盐或其提取物；
(Z2)黄芩苷、或其药学上可接受的盐或其提取物；
(Z3)黄芩、或黄芩提取物；
(Z4)上述活性成分Z1～Z3的任一组合。
在另一优选例中，所述的制剂为非中药制剂。
在另一优选例中，所述的制剂为双黄连制剂(口服液或冻干剂)。
在另一优选例中，所述方法还包括：给需要的对象施用安全有效量的第二活性 成分和任选的第三活性成分，其中
所述的第二活性成分选自下组：RNA复制酶抑制剂(如Remdesivir(瑞德西韦或GS-5734))；洛匹那韦(Lopinavir)、利托那韦(Ritonavir)；氯喹 (Chloroquine,Sigma-C6628)、羟氯喹、或其组合；
所述的第三活性成分选自下组：连翘酯苷A、连翘酯苷B、连翘苷、异绿原酸 A、1,3-二咖啡酰奎宁酸、异绿原酸B、新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、汉黄芩素、 或其组合。
在另一优选例中，所述的对象为哺乳动物，较佳地为灵长目哺乳动物，更佳地 为人。
在另一优选例中，所述的第一活性成分选自下组：黄芩素或其药学上可接受的 盐或其提取物；黄芩苷或其药学上可接受的盐或其提取物；或其组合。
在另一优选例中，含所述第一活性成分的制剂是中药制剂，较佳地为双黄连制剂。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中 具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1显示了一种活性化合物黄芩苷的浓度依赖的抑制2019新型冠状病毒 (SARS-CoV-2)3CL蛋白酶(SARS-CoV-2-3CLpro)酶活的曲线。
图2显示了一种活性化合物黄芩素的浓度依赖的抑制SARS-CoV-2-3CLpro酶 活的曲线。
图3显示了一种活性化合物黄芩苷的浓度依赖的抑制SARS-CoV-2病毒复制 的细胞活性曲线。
图4显示了一种活性化合物黄芩素的浓度依赖的抑制SARS-CoV-2病毒复制 的细胞活性曲线。
图5显示了一种活性化合物黄芩苷的细胞毒性曲线，其中细胞活力是相对于 对照组(vehicle)的相对细胞活力(％)。
图6显示了一种活性化合物黄芩素的细胞毒性曲线，其中细胞活力是相对于 对照组(vehicle)的相对细胞活力(％)。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，通过大量筛选，首次意外地开发了一类可 有效抑制2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)等冠状病毒的3CL蛋白酶的活性成分。 实验表明，本发明的活性成分(如黄芩素、黄芩苷等或其药学上可接受的盐)可高效 地抑制2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)等冠状病毒的3CL蛋白酶的活性，从而抑 制SARS-CoV-2冠状病毒的复制和活力。在此基础上完成了本发明。
具体地，本发明揭示了黄芩主要成分及其组合物在抗冠状病毒的用途，尤其 是在抗SARS-CoV-2病毒治疗中的用途。黄芩主要成分及其组合物对冠状病毒复 制必不可少且高度保守的3CL水解酶具有优良的抑制作用，具有良好的临床应用 前景。
术语
如本文所用，“本发明的活性化合物”、“本发明的抑制3CL蛋白酶的活性化合 物”可互换使用，指具有优异的3CL蛋白酶抑制活性的化合物，尤其是黄芩素、黄 芩苷、或其组合。
如本文所用，“本发明的药材”指含有本发明活性化合物的中药材。
如本文所用，“本发明的药材提取物”或“本发明的提取物”指用中药材或相应植物提取所获得的且含有本发明的一种或多种活性化合物的提取物。
如本文所用，“本发明的制剂”指含有本发明活性化合物的制剂，包括中药制 剂，尤其是双黄连制剂。
如本文所用，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
冠状病毒和3CL蛋白酶
冠状病毒(Coronavirus，CoV)属于套式病毒目(Nidovirales)冠状病毒科(Coronaviridae)，是一种有包膜的正链RNA病毒，其亚科包含α、β、δ及γ四属。
目前已知的感染人的冠状病毒中，HCoV-229E和HCoV-NL63属于α属冠 状病毒，HCoV-OC43、SARS-CoV、HCoV-HKU1、MERS-CoV和SARS-CoV-2 均为β属冠状病毒。
2003年和2012年分别爆发的高致病性冠状病毒“非典”SARS-CoV和“中东 呼吸综合征”MERS-CoV均属于β属冠状病毒。2019年年底爆发的新型冠状病 毒(SARS-CoV-2)与SARS-CoV有约80％相似性、与MERS-CoV有40％的相似 性，也属于β属冠状病毒。SARS-CoV-2也被称为2019-nCoV。
该类病毒的基因组是一条单股正链RNA，是基因组最大的RNA病毒之一， 编码包括复制酶、刺突蛋白、囊膜蛋白、包膜蛋白和核壳蛋白等。在病毒复制 的初始阶段，基因组被翻译成两条长达几千个氨基酸的肽链即前体多聚蛋白 (Polyprotein)，随后前体蛋白被蛋白酶切割生成非结构蛋白(如RNA聚合酶和解 旋酶)和结构蛋白(如刺突蛋白)及辅助蛋白。
3CL蛋白酶(3Chymotrypsin-like protease,3CLpro)是冠状病毒中负责切割 前体蛋白的主蛋白酶(所以又称为Mpro)，对病毒的复制不可或缺。
3CLpro属于半胱氨酸水解酶，在各类冠状病毒中高度保守，与小RNA病 毒中的3C蛋白酶也比较相似，而人体中却没有与其相似的蛋白酶，因而是研 发广谱抗单正链RNA病毒药物的理想靶点。
本发明的活性化合物和活性成分
在本发明中，提供了一种可有效抑制2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)等冠状 病毒复制的活性成分。该活性成分选自下组：
(Z1)黄芩素、或其药学上可接受的盐或其提取物；
(Z2)黄芩苷、或其药学上可接受的盐或其提取物；
(Z3)黄芩、或黄芩提取物；
(Z4)上述活性成分Z1～Z3的任一组合。
在本发明中，所述的“黄芩提取物”是富含黄芩素和/或黄芩苷的提取物(或有效部位)。
试验表明，本发明的活性成分可有效地抑制2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2) 的3CL蛋白酶，从而抑制2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的复制，进而预防、治 疗和/或缓解SARS-CoV-2相关疾病。
如本文所用，“本发明的活性化合物”、“本发明的抑制3CL蛋白酶的活性化合 物”可互换使用，指具有优异的3CL蛋白酶抑制活性的化合物，尤其是黄芩素、黄 芩苷、或其组合。
应理解，本发明的活性成分包括本发明的抑制3CL蛋白酶的活性化合物、或 其药学上可接受的盐、对映异构体、非对映异构体或外消旋体、或其前药。应理解， 本发明的活性成分还包括本发明的活性化合物的晶型、无定形化合物、以及氘代化 合物等形式。
所述“药学上可接受的盐”为本发明的活性化合物与无机酸或有机酸反应形成 常规的无毒盐。例如，常规的无毒盐可通过本发明的活性化合物与无机酸或有机酸 反应制得，所述无机酸包括盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、胺基磺酸和磷酸等，所述 有机酸包括柠檬酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、甲磺酸、萘磺酸、乙磺酸、萘二磺酸、马来酸、苹果酸、丙二酸、富马酸、琥珀酸、丙酸、 草酸、三氟乙酸、硬酯酸、扑酸、羟基马来酸、苯乙酸、苯甲酸、水杨酸、谷氨酸、 抗坏血酸、对胺基苯磺酸、2-乙酰氧基苯甲酸和羟乙磺酸等；或者本发明的活性化 合物与丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、 柠檬酸、天冬氨酸或谷氨酸形成酯后再与无机碱形成的钠盐、钾盐、钙盐、铝盐或 铵盐；或者本发明的活性化合物与有机碱形成的甲胺盐、乙胺盐或乙醇胺盐；或者 本发明的活性化合物与赖氨酸、精氨酸、鸟氨酸形成酯后再与盐酸、氢溴酸、氢氟酸、硫酸、硝酸或磷酸形成的对应的无机酸盐或与甲酸、乙酸、苦味酸、甲磺酸或 乙磺酸形成的对应的有机酸盐。
此外，本发明的活性成分还特别适合与其他抗病毒的药物联用。代表性的 其他的抗病毒药物包括(但并不限于)：逆转录酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、辅助 受体拮抗剂、逆转录病毒整合酶抑制剂、病毒吸附抑制剂、特异性病毒转录抑制剂、抗体、或其组合。
本发明的活性成分可抑制SARS-CoV-2等新型冠状病毒的感染活性。因此， 当在治疗上施用或给予本发明的的活性成分时，可抑制3CL蛋白酶活性，从而 抑制2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的感染，进而达到抗病毒作用。
药物组合物和应用
本发明还提供了以本发明的抑制3CL蛋白酶的活性化合物、或其药学上可接 受的盐、或其前药、或其提取物、或其药材中的一种或多种的混合物为有效成分在 制备治疗和/或预防、缓解由2019新型冠状病毒感染引起的呼吸道感染、肺炎等相 关疾病的药物中的用途。
本发明所提供的药物组合物优选含有重量比为0.001-99wt％的活性成份，优选的比例是本发明的活性化合物作为活性成分占总重量的0.1wt％～90wt％或1wt％～50wt％，其余部分为药学可接受的载体、稀释液或溶液或盐溶液。
需要的时候，在本发明药物中还可以加入一种或多种药学上可接受的载体。 所述载体包括药学领域常规的稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、润湿剂、崩解剂、 吸收促进剂、表面活性剂、吸附载体、润滑剂等。
本发明所提供的化合物和药物组合物可以是多种形式，如片剂、胶囊、粉剂、 糖浆、溶液状、悬浮液和气雾剂等，并可以存在于适宜的固体或液体的载体或稀释 液中和适宜的用于注射或滴注的消毒器具中。
本发明的药物组合物的各种剂型可按照药学领域的常规制备方法制备。其制 剂配方的单位计量中通常包含0.05-400mg本发明的活性化合物，优选地，制剂配 方的单位计量中包含1mg-500mg本发明的活性化合物。
本发明的化合物和药物组合物可对哺乳动物临床使用，包括人和动物，可以 通过口、鼻、皮肤、肺或者胃肠道等的给药途径。最优选为口服。最优选日剂量为 0.01-400mg/kg体重，一次性服用，或0.01-200mg/kg体重分次服用。不管用何种 服用方法，个人的最佳剂量应依据具体的治疗而定。通常情况下是从小剂量开始， 逐渐增加剂量一直到找到最适合的剂量。
本发明的药物或抑制剂可通过各种不同方式施用，例如可通过注射、喷射、 滴鼻、滴眼、渗透、吸收、物理或化学介导的方法导入机体如肌肉、皮内、皮下、 静脉、粘膜组织；或是被其他物质混合或包裹导入机体。
本发明的主要优点包括：
(a)本发明活性化合物可高效地抑制SARS-CoV-2 3CL蛋白酶，部分活性化合 物的IC50值达到约0.78μM或约5μM。
(b)由于各种冠状病毒中3CLpro及其底物结合口袋的高度保守性，本发明活 性化合物有望抑制其他冠状病毒3CLpro而发挥广谱的抗病毒活性。
(c)本发明活性化合物的毒副作用低，成药性好。
(d)本发明的技术平台能够快速有效的发现冠状病毒3CL水解酶的抑制剂， 并应用该方法发现了黄芩主要成分及其组合物对SARS-CoV-2病毒3CL水解酶的 抑制作用。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明 本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通 常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份 数按重量计算。
样品的分析数据由以下仪器测定：核磁共振由GEMINI-300型、Bruker AMX-400型和INVOA-600型核磁共振仪测定，TMS(四甲基硅烷)为内标，化学位 移单位为ppm，耦合常数单位为Hz；质谱由Finnigan MAT-711型，MAT-95和 LCQ-DECA型质谱仪以及IonSpec4.7Tesla质谱仪测定。
柱层析用硅胶200-300目(青岛海洋化工厂生产)；TLC硅胶板为烟台化工厂生 产的HSGF-254型薄层层析预制板；石油醚沸程为60-90℃；采用紫外灯，碘缸显色。除另有说明外，以下实施例中所用常规试剂、药品均购自国药集团。实验中所 用试剂及溶剂均按反应具体情况处理。
实施例1：SARS-CoV-2-3CLpro抑制剂发现方法的建立
利用荧光共振能量转移方法评价测定化合物、混合物等各种样品对 2019-nCoV3CLpro酶活的抑制活性。整个酶促反应体系的体积为120μL，蛋白 酶的终浓度为30nM，底物终浓度为20μM。反应体系的缓冲液包括50mM Tris pH7.3、1mM EDTA。在96孔板中加入SARS-CoV-2 3CLpro蛋白酶和不同浓度的 化合物或混合物等样品，30℃孵育10min，加入底物并迅速放入酶标仪中读数。 激发光和发射光分别为340nm和405nm。测试时间为10min，每隔30s读一次荧光值。最终结果取前2min的读值拟合出反应速率，并与对照组(DMSO)比较， 计算抑制率。利用软件GraphPad Prism 8拟合得到IC50值。
该方法简便、灵敏，可高通量筛选SARS-CoV-2-3CLpro的抑制剂(包括单体 和混合物等各种实体样品)。此外，由于各种冠状病毒中3CLpro及其底物结合口 袋的高度保守性，该方法也适用于其他冠状病毒3CLpro如SARS-nCoV-3CLpro 抑制剂的发现。
实施例2：黄芩主要化合物对SARS-CoV-2-3CLpro的抑制作用测定
本实施例中所测试化合物通过常规方法分离得到或购买获得，并与对照品 对照和核磁波谱测试，确证其结构和纯度(>90％)。化合物先溶于DMSO配成母 液，采用酶活测试缓冲液稀释DMSO母液配置各浓度化合物样品。
采用实施例1中建立的SARS-CoV-2-3CLpro抑制剂发现方法，对黄芩中的2 个化合物单体(黄芩苷、黄芩素)对SARS-CoV-2-3CLpro的抑制作用进行测定，化 合物不同浓度对SARS-CoV-2-3CLpro的抑制率及IC50如表1所示。
实验结果如表1所示。
表1.黄芩主要成分黄芩素和黄芩苷对2019新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制活性
结果表明，黄芩的主要成分黄芩素和黄芩苷对SARS-CoV-2-3CLpro具有极 其显著的抑制作用(表1)。黄芩苷、黄芩素均为新发现的中草药来源的 SARS-CoV-2-3CLpro抑制剂，IC50达到个位数微摩尔级别，最优化合物黄芩素 IC50低于1μM(图1和图2)。
由于各种冠状病毒中3CLpro及其底物结合口袋的高度保守性，这些新发现 的抑制剂有望抑制其他冠状病毒3CLpro而发挥广谱的抗病毒活性。
实施例3：化合物2019新型冠状病毒复制抑制活性评价
测定活性化合物对各2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)复制抑制活性：将Vero E6细胞在密度为5×104细胞/孔的48孔细胞培养皿中培养过夜，用不同浓度的活性 化合物(黄芩素、黄芩苷)预先处理细胞1小时，然后加入病毒(多重感染复数MOI 为0.05)使其感染2小时，然后取出病毒化合物混合物，用含活性化合物的新鲜培养基进一步培养细胞。在48hp.i.时，收集细胞上清液并在裂解缓冲液中裂解，通 过定量实时RT-PCR(qRT-PCR)对细胞上清液中的病毒拷贝数进行定量评估，计算 化合物抑制病毒的EC50。此外，通过CCK8试剂盒分析确定活性化合物(黄芩素、 黄芩苷)对Vero E6细胞的细胞毒性(CC50)。
结果表明，本发明的活性化合物(黄芩素、黄芩苷)均可有效地抑制2019新型 冠状病毒的复制(图3和图4)，其中黄芩素EC50达到1.69μM，优于大部分已知活 性化合物或药物，接近于目前抗病毒活性最优的氯喹(EC50：1.13μM)和瑞德西韦 Remdesivir(EC50：0.77μM)。
此外，本发明的活性化合物(黄芩素、黄芩苷)的细胞毒性较低(图5和图6)， CC50值均大于200μM。
讨论
SARS-CoV-2-3CLpro与SARS-CoV-3CLpro的序列等同性高达96％，而底 物结合口袋部分更是100％保守。2003年SARS-CoV爆发后针对 SARS-CoV-3CLpro设计和发现了多个抑制剂，其多为共价作用的类肽和多肽抑 制剂，同时有少量杂环酯类、吡唑类及大环类的非共价抑制剂见报道。这些已 知抑制剂的生物活性主要通过体外酶水平检测，少量抑制剂在细胞水平具有一 定的抑制效率(EC50多为微摩尔级别)。
中草药是新药研发的宝库，中国中医科学院教授屠呦呦因受中医典籍启发 从青蒿中分离得到用于治疗疟疾的青蒿素而获得诺贝尔奖。
黄芩为唇形科植物黄芩Scutellaria baicalensis Georgi的干燥根，其味苦、 性寒，有清热燥湿、泻火解毒等功效。黄芩主要含有黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩 素、汉黄芩素等多种黄酮类化合物。
在本发明之前，黄芩素和黄芩苷对冠状病毒3CL水解酶的抑制作用尚未见 报道。
在本发明中，本发明人首次公开了黄芩主要化合物黄芩素和黄芩苷对 SARS-CoV-2-3CLpro具有显著的抑制作用(表1)，为中草药来源的 SARS-CoV-2-3CLpro新型抑制剂，IC50达到个位数微摩尔级别，并在细胞中有 效抑制SARS-CoV-2的病毒复制，其中黄芩素EC50达到1.69μM。由于各种冠状 病毒中3CLpro及其底物结合口袋的高度保守性，本发明的SARS-CoV-2-3CLpro 抑制剂有望抑制其他冠状病毒3CLpro而发挥广谱的抗病毒活性。
因此，黄芩主要成分黄芩素和黄芩苷为广谱抗冠状病毒药物研发提供了重 要候选化合物和候选药物，具有良好的临床应用前景。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被 单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领 域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权 利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种活性成分用于制备冠状病毒SARS-CoV-2的3CL蛋白酶的抑制剂的用途，其特征在于，所述的活性成分选自下组：
(Z1)黄芩素、或其药学上可接受的盐；
(Z2)黄芩苷、或其药学上可接受的盐；
(Z3)上述活性成分Z1和Z2的组合。
2.一种体外非治疗性抑制冠状病毒SARS-CoV-2的3CL蛋白酶的方法，其特征在于，包括步骤：将活性成分与冠状病毒SARS-CoV-2的3CL蛋白酶接触，从而抑制所述3CL蛋白酶的活性；
其中，所述的活性成分选自下组：
(Z1)黄芩素、或其药学上可接受的盐；
(Z2)黄芩苷、或其药学上可接受的盐；
(Z3)上述活性成分Z1和Z2的组合。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的3CL蛋白酶是重组的或SARS-CoV-2表达的3CL蛋白酶。
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