CN114246858A - 青蒿素类化合物在治疗和预防冠状病毒感染中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了青蒿素类化合物在治疗和预防冠状病毒感染中的应用。本发明提供了青蒿素类化合物或其药学上可接受的盐或以青蒿素类化合物或其药学上可接受的盐为活性成分的物质在如下任一中的应用：制备抑制冠状病毒的产品；制备能够治疗和/或预防由于冠状病毒感染所致疾病的产品；制备能够改善由于冠状病毒感染所致症状的产品。本发明从“三药三方”中筛选出了具有抗SARS‑CoV‑2的活性药物蒿甲醚、青蒿琥酯和青蒿素B。本发明对于COVID‑19的防治具有重要临床应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及生物药物领域，具体涉及青蒿素类化合物在治疗和预防冠状病毒感染中的应用。
背景技术
新型冠状病毒(世界卫生组织命名为2019新型冠状病毒或2019-nCoV，国际病毒分类委员会命名为SARS-CoV-2)属于套式病毒目(Nidovirales)、冠状病毒科(Coronaviridae)、β冠状病毒属的Sarbecovirus亚型，有包膜，病毒颗粒呈球形或椭圆形，具有多形性，直径60～140nm。SARS-CoV-2为单正链RNA病毒，基因组全长29,903bp，与SARS-CoV和MERS-CoV的序列相似性分别为78.7％和48.7％，与来自于蝙蝠冠状病毒株Bat-SL-CoVZC45和Bat-SL-CoVZXC21较为接近，相似性为87.5％和87.3％，与BetaCoV/bat/Yunnan/RaTG13/2013最为接近，相似性高达95.9％。目前尚无针对SARS-CoV-2感染导致的新型冠状肺炎(COVID-19)的特效药，研发出有效的疫苗和特异性药物对于抑制疾病传播和治疗至关重要。
2020年3月2日，中华医学杂志英文版刊发北京化工大学童贻刚团队研究论文《Repurposing of clinically approved drugs for treatment of coronavirusdisease 2019 in a 2019-novel coronavirus(2019-nCoV)related coronavirusmodel》。该研究以另一种对人体无感染性、与新冠病毒S蛋白有92.2％同源性的穿山甲冠状病毒GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi作为筛选抗新冠病毒药物的替代模型。团队利用该模型筛选现有的2,406种药物，发现和验证了多种有效抑制冠状病毒的老药，部分药物经与新冠病毒的筛选模型比对，确认了两种模型的结果一致。说明穿山甲冠状病毒GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi是筛选抗新冠病毒药物的优良替代模型。
近年来，国内外有关中药抗病毒的研究日益增多，因其具有毒副作用低、活性成分多、作用靶点多样、资源丰富等优点，已有部分中药应用到抗病毒感染的领域。在此次疫情中中药发挥出巨大的潜力，目前已筛选出金花清感颗粒、连花清瘟胶囊、血必净注射液和清肺排毒汤、化湿败毒方、宣肺败毒方等有明显疗效的“三药三方”。然而中药成分复杂、多样，部分中药中可能还含有有毒有害物质，因此鉴定出其中能发挥抗病毒作用的有效成分对于新冠肺炎的预防与治疗具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供青蒿素类化合物在治疗和预防冠状病毒感染中的应用。
第一方面，本发明要求保护一种青蒿素类化合物或其药学上可接受的盐或以青蒿素类化合物或其药学上可接受的盐为活性成分的物质在如下任一中的应用：
(A1)制备抑制冠状病毒的产品，或抑制冠状病毒；
(A2)制备能够治疗和/或预防由于冠状病毒感染所致疾病的产品，或治疗和/或预防由于冠状病毒感染所致疾病；
(A3)制备能够改善由于冠状病毒感染所致症状的产品，或改善由于冠状病毒感染所致症状。
其中，所述抑制冠状病毒可为在机体水平或细胞水平抑制冠状病毒。所述抑制冠状病毒为抑制冠状病毒复制。
所述由于冠状病毒感染所致症状可为发热、咳嗽、气促和/或呼吸困难等。
在本发明中，所述青蒿素类化合物具体可为蒿甲醚(Artemether；Dihydroartemisinin methyl ether；Dihydroqinghaosu methyl ether)、青蒿琥酯(Artesunate)或/和青蒿素B(Arteannuin B)。
在本发明中，以上三种药物单体均来源于“三药三方”中的热毒宁注射液或透解祛瘟颗粒或金花清感颗粒。因此，本发明中的所述青蒿素类化合物可为来自于“三药三方”中的热毒宁注射液或透解祛瘟颗粒或金花清感颗粒的青蒿素类化合物活性部位。
进一步地，当所述青蒿素类化合物为蒿甲醚时，所述抑制冠状病毒是在冠状病毒进入宿主或宿主细胞的全过程(即全感染周期)发挥作用。所以蒿甲醚既适于制备用于治疗由于冠状病毒感染所致疾病的产品，也适于制备用于预防由于冠状病毒感染所致疾病的产品。
进一步地，当所述青蒿素类化合物为青蒿琥酯或/和青蒿素B时，所述抑制冠状病毒是在冠状病毒进入宿主或宿主细胞后(即入胞后)发挥作用。所以青蒿琥酯或/和青蒿素B适于制备用于治疗由于冠状病毒感染所致疾病的产品。
在本发明中，所述冠状病毒可为SARS-CoV-2病毒或冠状病毒穿山甲分离株GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi或其他类似冠状病毒。
当所述冠状病毒为SARS-CoV-2病毒时，由其感染所致疾病为COVID-19。
在所述应用中，所述产品具体可为药物。
第二方面，本发明要求保护一种产品。
本发明所要求保护的产品，其活性成分为青蒿素类化合物或其药学上可接受的盐；所述产品具有如下任一用途：
(a1)抑制冠状病毒；
(a2)治疗和/或预防由于冠状病毒感染所致疾病；
(a3)改善由于冠状病毒感染所致症状。
在本发明中，所述青蒿素类化合物具体可为蒿甲醚(Artemether；Dihydroartemisinin methyl ether；Dihydroqinghaosu methyl ether)、青蒿琥酯(Artesunate)或/和青蒿素B(Arteannuin B)。
进一步地，当所述青蒿素类化合物为蒿甲醚时，所述抑制冠状病毒是在冠状病毒进入宿主或宿主细胞的全过程(即全感染周期)发挥作用。所以蒿甲醚既适于制备用于治疗由于冠状病毒感染所致疾病的产品，也适于制备用于预防由于冠状病毒感染所致疾病的产品。
进一步地，当所述青蒿素类化合物为青蒿琥酯或/和青蒿素B时，所述抑制冠状病毒是在冠状病毒进入宿主或宿主细胞后(即入胞后)发挥作用。所以青蒿琥酯或/和青蒿素Bv适于制备用于治疗由于冠状病毒感染所致疾病的产品。
在本发明中，所述冠状病毒可为SARS-CoV-2病毒或冠状病毒穿山甲分离株GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi或其他类似冠状病毒。
当所述冠状病毒为SARS-CoV-2病毒时，由其感染所致疾病为COVID-19。
所述产品具体可为药物。
所述蒿甲醚的结构式如式I所示；所述青蒿琥酯的结构式如式II所示；所述青蒿素B的结构式如式III所示。
本发明基于穿山甲冠状病毒xCoV(即冠状病毒穿山甲分离株GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)药物筛选模型从“三药三方”中筛选出了具有抗SARS-CoV-2的活性药物蒿甲醚(Artemether；Dihydroartemisinin methyl ether；Dihydroqinghaosu methyl ether)、青蒿琥酯(Artesunate)和青蒿素B(Arteannuin B)。本发明对于COVID-19的防治具有重要临床应用价值。
附图说明
图1为蒿甲醚、青蒿琥酯和青蒿素B对穿山甲冠状病毒xCoV的病毒复制抑制率。
图2为蒿甲醚的EC50、CC50和SI。
图3为青蒿琥酯的EC50、CC50和SI。
图4为青蒿素B的EC50、CC50和SI。
图5为蒿甲醚的加药时间实验结果。
图6为青蒿琥酯的加药时间实验结果。
图7为青蒿素B的加药时间实验结果。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所用到的冠状病毒穿山甲分离株GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi，已经在以下两篇文献中公开了：
1.Hua-Hao Fan,Li-Qin Wang,Wen-Li Liu,Xiao-Ping An,Zhen-Dong Liu,XiaoQi He,Li-Hua Song,Yi-Gang Tong.Repurposing of clinically approved drugs fortreatment of coronavirus disease 2019 in a 2019-novel coronavirus(2019-nCoV)related coronavirus.
2.Lam,T.T.,Jia,N.,Zhang,Y.et al.Identifying SARS-CoV-2-relatedcoronaviruses in Malayan pangolins.Nature 583,282–285(2020).https://doi.org/10.1038/s41586-020-2169-0。
本发明中所使用的GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi先进行的菌种保藏，后发表论文，保藏证明中的xCov即为文献1中的病毒GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi和文献2中的GX/P2V。
所述xCov已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCC No.19295；保藏日期：2020年2月14日；地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；分类命名：冠状病毒。
实施例1、从“三药三方”中筛选具有抗SARS-CoV-2活性的药物单体
一、实验方法
1、细胞培养和病毒培养
非洲绿猴肾细胞系Vero E6是从美国模式培养物集存库(ATCC，1586号)中获得的，在37℃、5％CO2的条件下，在含有10％胎牛血清(FBS；Gibco Invitrogen)的DMEM培养基(Gibco)中培养。
将穿山甲分离株xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)在Vero E6细胞中繁殖，用噬斑实验测定病毒滴度。所有感染实验均在生物安全2级(BLS2)实验室进行。
抗COVID-19中药化合物库(产品号L6720，含从“三药三方”分离纯化得到的389种中药单体)为上海陶素生化科技有限公司产品。所有药物的初始浓度均为10mM(毫摩尔每升)。
2、利用SARS-CoV-2高度同源的穿山甲冠状病毒xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)从抗COVID-19中药化合物库中筛选潜在的抗新型冠状病毒药物
96孔细胞板中种上2.5×104个Vero细胞，24小时后用MOI＝0.01的xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)感染Vero细胞，同时向其中加入终浓度为50μM的389种中药单体，在第2天时通过显微镜镜下观察细胞病变，对没有明显细胞病变的培养孔提取细胞和上清中的RNA，用qRT-PCR测定细胞和上清中的病毒复制情况以及细胞内参基因GAPDH的表达情况。在没有明显细胞毒性的情况下，对病毒复制抑制率达90％以上视为潜在抗新冠病毒药物。
3、潜在抗病毒药物EC50及CC50测定
96孔细胞板中种上2.5×104个Vero细胞，24小时后用MOI＝0.01的xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)感染Vero细胞，同时向其中加入终浓度分别为50μM、25μM、12.5μM、6.25μM、3.125μM、1.5625μM、0.78125μM和0.390625μM的中药单体，在第3天时通过显微镜镜下观察细胞病变，对没有明显细胞病变的培养孔提取细胞和上清中的RNA，用qRT-PCR测定细胞和上清中的病毒复制情况以及细胞内参基因GAPDH的表达情况。
EC50是指能够有效抑制50％细胞感染病毒的药物浓度，数值越小说明对病毒的抑制效果越好。
CC50是使得50％的细胞发生病变时的药物浓度，数值越高说明对细胞的毒性越低。
SI：选择性指数，为CC50与EC50的比值，数值越大说明成药的可能性越高。
4、加药时间实验
24孔细胞板中种上2.5×105个Vero细胞，24小时后用MOI＝0.01的xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)感染Vero细胞，分别在全感染周期(加病毒时和加病毒孵育2h后)、入胞前(加入病毒时)、入胞后(加病毒孵育2h后)向其中加入浓度为6.25μM或25μM的潜在有效药物，在第3天时通过显微镜镜下观察细胞病变，对没有明显细胞病变的培养孔提取细胞和上清中的RNA，用qRT-PCR测定细胞和上清中的病毒复制情况以及细胞内参基因GAPDH的表达情况。
5、病毒RNA提取及实时定量RT-PCR(qRT-PCR)
根据制造商的说明，使用AxyPrepTM体液病毒DNA/RNA微型制备试剂盒(Axygen，产品编号AP-MN-BF-VNA-250)和AxyPrepTM多用途总RNA微型制备试剂盒(Axygene，产品编号AP-MN-MS-RNA-250G)采集细胞培养上清液和Vero细胞进行RNA提取。用带有gDNA酶的HifairⅡ1链cDNA合成试剂盒(上海翊圣生物科技有限公司，产品编号11121ES60)进行反转录，用Hieff-qPCR-SYBR-Green-Master Mix(上海翊圣生物科技有限公司，货号：11202ES08)或两步Taqman探针检测qRT-PCR系统(Applied-Biosystem)进行qPCR，所用引物的序列信息在表1中示出。经测序确认后，由北京瑞博兴科生物科技有限公司将PCR产物插入T载体，产生标准质粒。标准曲线是通过测定质粒连续稀释(103-109)的拷贝数而产生的，进而通过标准曲线可利用qRT-PCR得到的Ct值计算病毒拷贝数。
SYBR-Green法扩增程序如下：95℃5min，40个循环，95℃10s，55℃20s，72℃31s。
Taqman法：50℃2min，95℃10min，40个循环，95℃10s，60℃1min。使用GraphPad-Prism 8.3.0软件分析数据。
表1研究中使用的引物序列
| 引物名称 | 序列(5’-3’) |
| xCoV-F | GGTGATTGCCTTGGTGATATTG |
| xCoV-R | GCAAGTAGTGCAGAAGTGTATTG |
| xCoV-P | TCTGTGAGCAAAGGCGGTAGAACC(5’-FAM，3’-TAMRA) |
| GAPDH-F | AGCCTCAAGATCATCAGCAATG |
| GAPDH-R | ATGGACTGTGGTCATGAGTCCTT |
| GAPDH-P | CCAACTGCTTAGCACCCCTGGCC(5’-FAM，3’-TAMRA) |
二、实验结果
通过实时定量PCR技术检测发现，50μM的蒿甲醚、青蒿琥酯、青蒿素B在感染复数0.01的xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)感染细胞48小时后，对病毒复制抑制率分别为99.98％、99.74％、99.45％(图1)。
蒿甲醚的EC50、CC50和SI分别为1.290μM、28.18μM、21.84(图2)，青蒿琥酯的EC50、CC50和SI分别为10.10μM、>50μM、>4.95(图3)，青蒿素B的EC50、CC50和SI分别为8.534μM、38.32μM、4.49(图4)。
加药时间实验表明，蒿甲醚在入胞前和入胞后都起作用(图5)，青蒿琥酯主要在在病毒入胞后起作用(图6)，青蒿素B同样也在病毒进入细胞后的阶段起作用(图7)。
三、讨论
在本发明中，发明人在SARS-CoV-2相关冠状病毒即穿山甲冠状病毒xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)模型中进行了抗冠状病毒活性药物的筛选。基于实验室前期研究结果发现，xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)感染哺乳动物细胞Vero(非洲绿猴肾细胞)以后能使细胞产生非常明显的细胞病变。基于这一特点，发明人在前期使用xCoV(即GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi)感染96孔细胞培养板中的Vero细胞，同时向每个细胞培养孔中加入分离自“三药三方”的药物单体(389种中药单体)，进行潜在的抑制病毒复制的活性药物筛选。在第2天时通过显微镜下观察细胞病变，结果发现有蒿甲醚、青蒿琥酯、青蒿素B三种潜在药物对病毒感染细胞抑制明显。进一步通过实时荧光定量PCR技术检测发现，50μM的蒿甲醚、青蒿琥酯、青蒿素B在感染复数0.01的xCoV感染细胞48小时后，对病毒复制抑制率分别为99.98％、99.74％、99.45％。由于xCoV与目前的SARS-CoV-2高度同源，且xCoV感染细胞的受体与SARS-CoV-2一致，如果药物对xCoV感染细胞有抑制作用，则其对SARS-CoV-2的感染也有抑制作用(参考文献：Hua-Hao Fan,Li-Qin Wang,Wen-Li Liu,Xiao-Ping An,Zhen-Dong Liu,Xiao Qi He,Li-Hua Song,Yi-Gang Tong.Repurposing ofclinically approved drugs for treatment of coronavirus disease 2019 in a2019-novel coronavirus(2019-nCoV)related coronavirus.)。
同时，为了进一步验证这3种潜在抗冠状病毒药物的效果测定了相应的EC50和CC50。蒿甲醚的EC50、CC50和SI分别为1.290μM、28.18μM、21.84，青蒿琥酯的EC50、CC50和SI分别为10.10μM、>50μM、>4.95，青蒿素B的EC50、CC50和SI分别为8.534μM、38.32μM、4.49。这些结果表明这3种药物均具有较好的抗病毒活性且毒副作用较低，具有潜在临床应用价值。
最后，对这3种潜在药物作用时期进行了探究。蒿甲醚在病毒入胞前和入胞后都起作用，青蒿琥酯主要在病毒入胞后起作用，青蒿素B也主要在病毒进入细胞后的阶段起作用。这一结果进一步有力证明了这3种药物的潜在抗病毒活性。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。
Claims (10)
1.青蒿素类化合物或其药学上可接受的盐或以青蒿素类化合物或其药学上可接受的盐为活性成分的物质在如下任一中的应用：
(A1)制备抑制冠状病毒的产品，或抑制冠状病毒；
(A2)制备能够治疗和/或预防由于冠状病毒感染所致疾病的产品，或治疗和/或预防由于冠状病毒感染所致疾病；
(A3)制备能够改善由于冠状病毒感染所致症状的产品，或改善由于冠状病毒感染所致症状。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述青蒿素类化合物为蒿甲醚、青蒿琥酯或/和青蒿素B。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述青蒿素类化合物为蒿甲醚，所述抑制冠状病毒是在冠状病毒进入宿主或宿主细胞的全过程发挥作用。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述青蒿素类化合物为青蒿琥酯或/和青蒿素B时，所述抑制冠状病毒是在冠状病毒进入宿主或宿主细胞后发挥作用。
5.根据权利要求1-4中任一所述的应用，其特征在于：所述冠状病毒为SARS-CoV-2病毒或冠状病毒穿山甲分离株GX_P2V/pangolin/2017/Guangxi或其他类似冠状病毒。
6.根据权利要求1-5中任一所述的应用，其特征在于：由于所述冠状病毒感染所致疾病为COVID-19。
7.根据权利要求1-6中任一所述的应用，其特征在于：所述产品为药物。
8.一种产品，其活性成分为青蒿素类化合物或其药学上可接受的盐；所述产品具有如下任一用途：
(a1)抑制冠状病毒；
(a2)治疗和/或预防由于冠状病毒感染所致疾病；
(a3)改善由于冠状病毒感染所致症状。
9.根据权利要求8所述的产品，其特征在于：所述青蒿素类化合物为蒿甲醚、青蒿琥酯或/和青蒿素B。
10.根据权利要求8或9所述的产品，其特征在于：所述产品为药品。
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