Catechin aus grünem Tee als Pan-Coronavirus-Anheftungshemmer

In einer aktuellen Studie, die im Scientific Reports Journal begutachtet und veröffentlicht wurde Forschungsplatz* Preprint-Server bewerteten Forscher die Auswirkungen von Grüntee-Catechin-Epigallocatechingallat (EGCG) auf das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2).

Impfstoffe gegen die Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) haben eine entscheidende Rolle bei der Eindämmung der durch SARS-CoV-2-Infektionen verursachten Morbidität und Mortalität gespielt. Mit dem Aufkommen neuartiger SARS-CoV-2-Varianten besteht jedoch ein dringender Bedarf an wirksamen therapeutischen Maßnahmen.

Studien: Das Grüntee-Catechin EGCG liefert den Proof-of-Concept für einen Pan-Coronavirus-Anheftungshemmer. Bildnachweis: jazz3311 / Shutterstock

Über das Studium

In der vorliegenden Studie schätzten und charakterisierten die Forscher die Fähigkeit von EGCG, Infektionen durch menschliche saisonale und pathogene CoVs sowie Fledermaus- und Maus-COVs zu verhindern.

Das Team untersuchte die Wirkung von EGCG auf die Infektiosität von saisonalen menschlichen CoVs (HCoV), darunter ein Alphacoronavirus namens HCoV-229E und ein Betacoronavirus namens HCoV-OC43. Sie behandelten HCoV-229E- und HCoV-OC43-Virionen mit Dimethylsulfoxid (DMSO) oder verschiedenen Konzentrationen von EGCG, die anschließend für die Inokulation von humanen Hepatom- (Huh7) oder humanen Lungenepithelzellen (A549) Zellmonoschichten verwendet wurden. Die Infektiosität wurde später über die Plaque-Effizienz an Huh7-Zellen oder einen Immunfluoreszenz-Fokus-bildenden Assay an Huh7- und A549-Zellen gemessen.

Die Forscher bewerteten die antivirale Aktivität von EGCG gegen Betacoronaviren, indem sie lentivirale Partikel produzierten, die mit SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 und Middle East Respiratory Syndrome (MERS)-CoV-Spike (S)-Proteinen pseudotypisiert wurden. Das Team produzierte auch pseudotypisierte lentivirale Partikel mit dem S-Protein von WIV1-CoV, einem Fledermaus-Coronavirus, das an das menschliche Angiotensin-Converting-Enzym-2 (ACE-2) bindet.

Anschließend bewertete das Team den Einfluss von EGCG auf Virionen des replikationskompetenten vesikulären Stomatitis-Virus (VSV), die das grün fluoreszierende Protein (GFP) und das SARS-CoV-2-S-Protein anstelle des VSV-SARS-CoV-2-Glykoproteins exprimierten. Diese Analyse wurde durchgeführt, indem Huh7-, A549-ACE2- und Lungenepithel-Calu-3-Zellen mit VSV-SARS-CoV-2-Virionen infiziert wurden, die mit EGCG behandelt wurden. Die infizierten Zellen wurden später unter Fluoreszenzmikroskopie abgebildet.

Die Wirkung von EGCG auf CoV-Virionen wurde durch die Durchführung von Time-of-Additional-Experimenten bestätigt, um den Mechanismus der Pan-CoV-Aktivität durch EGCG zu verstehen. Anschließend wurden Bindungsassays durchgeführt, um zu testen, ob EGCG die Anheftung von CoV an Zelloberflächen hemmt. Darüber hinaus bewerteten die Forscher, ob Heparin die HCoV-OC43-Infektion hemmen könnte, indem die HCoV-OC43-Virionen mit steigenden Heparinkonzentrationen behandelt wurden.

Ergebnisse

Die Studienergebnisse zeigten, dass EGCG die Infektiosität sowohl von HCoV-229E als auch von HCoV-OC43 bei sub- bis niedrigen mikromolaren Konzentrationen wirksam hemmte. Diese Beobachtung war vergleichbar mit anderen anfälligen Viren für die EGCG-Hemmung, wie etwa dem Herpes-simplex-Virus-1 (HSV-1). Das Team beobachtete auch, dass das Maus-Hepatitis-Virus A-59 (MHV-A59) durch EGCG mit einer ähnlichen Wirksamkeit gehemmt wurde wie gegen endemische menschliche CoVs. Darüber hinaus hatte EGCG bei niedrigen mikromolaren Konzentrationen, in denen EGCG eine antivirale Aktivität aufwies, einen minimalen Einfluss auf die Zelllebensfähigkeit. Insgesamt legten diese Beobachtungen nahe, dass EGCG auf eine hochgradig konservierte Virusinfektion abzielte.

Das Team stellte fest, dass EGCG den Pseudopartikeleintritt von SARS-CoV-2, SARS-CoV-1, MERS-CoV sowie WIV1-CoV bei der halbmaximalen Hemmkonzentration (IC50). EGCG hemmte auch den Pseudopartikeleintritt von SARS-CoV-2, SARS-CoV-1 und WIV1-CoV in A549-ACE2-Zellen bei IC50und lentivirale Partikel, die mit den SARS-CoV-2 Delta- und Omicron-Varianten-S-Proteinen pseudotypisiert sind.

Die EGCG-Vorbehandlung hemmt die Infektion durch verschiedene CoVs, ohne die Lebensfähigkeit der Zellen zu beeinträchtigen.  (a) Struktur von Epigallocatechingallat (EGCG).  (bd) Die Vorbehandlung von authentischen HCoV-229E-, HCoV-OC43- oder murinen Coronavirus MHV-A59-Virionen mit EGCG für 10 min bei 37 °C hemmt die Infektion von Huh7- (b, c), A549- (c) oder L929-Zellen (d ), bzw.  Mittelwerte mit Standardabweichung aus drei unabhängigen Experimenten sind aufgetragen.  Die Zellexposition gegenüber EGCG während der 2-stündigen Infektion hatte eine minimale Wirkung auf die Zelllebensfähigkeit (gestrichelte Linie), wobei Mittelwerte mit Standardabweichung von zwei unabhängigen Experimenten mit Duplikaten aufgetragen sind.  (e) Eine Verringerung der Synzytien (schwarze Pfeile) wurde bei mit EGCG behandeltem MHV-A59 beobachtet.  Maßstabsleiste: 200 mm.

Die EGCG-Vorbehandlung hemmt die Infektion durch verschiedene CoVs, ohne die Lebensfähigkeit der Zellen zu beeinträchtigen. (a) Struktur von Epigallocatechingallat (EGCG). (bd) Die Vorbehandlung von authentischen HCoV-229E-, HCoV-OC43- oder murinen Coronavirus MHV-A59-Virionen mit EGCG für 10 min bei 37 °C hemmt die Infektion von Huh7- (b, c), A549- (c) oder L929-Zellen (d ), bzw. Mittelwerte mit Standardabweichung aus drei unabhängigen Experimenten sind aufgetragen. Die Zellexposition gegenüber EGCG während der 2-stündigen Infektion hatte eine minimale Wirkung auf die Zelllebensfähigkeit (gestrichelte Linie), wobei Mittelwerte mit Standardabweichung von zwei unabhängigen Experimenten mit Duplikaten aufgetragen sind. (e) Eine Verringerung der Synzytien (schwarze Pfeile) wurde bei mit EGCG behandeltem MHV-A59 beobachtet. Maßstabsleiste: 200 mm.

Darüber hinaus wurde die VSV-SARS-CoV-2-Infektion durch EGCG bei IC gehemmt50 zwischen 0,14 und 1,13 mM. Diese Befunde zeigten, dass die inhibitorische Aktivität von EGCG von der Infektionsmultiplizität (MOI) abhängig war. Insgesamt deutete dies darauf hin, dass EGCG die Infektiosität verschiedener CoVs hemmte, einschließlich menschlicher saisonaler CoVs, pathogener CoVs und vorauftauchender Fledermaus- und Nagetier-CoVs.

Das Team beobachtete eine durch EGCG ausgelöste Hemmung der Infektiosität in der Zeit der zusätzlichen Experimente, die durchgeführt wurden, bis die höchste EGCG-Konzentration erreicht war. Diese inhibitorische Aktivität wurde jedoch beobachtet, wenn die Virionen bereits EGCG ausgesetzt waren; dies deutete darauf hin, dass EGCG seine inhibitorische Aktivität früh im Infektionsprozess ausübte.

Darüber hinaus wurde beobachtet, dass EGCG die Bindung von HCoV-OC43 und VSV-SARS-CoV-2 an Huh7- und Calu-3-Zellen trotz der Unterschiede in den beteiligten viralen Rezeptoren in ähnlichem Maße reduzierte. Das Team fand auch heraus, dass Heparin die VSV-SARS-CoV-2-Bindung teilweise hemmte; Heparin reduzierte jedoch die Bindung von HCoV-OC43. Dies legte nahe, dass Glykosaminoglykane am Eintritt von HCoV-OC43 beteiligt sind.

Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass die Hemmung von HCoV-OC43 von den steigenden Konzentrationen der Heparindosen abhängt. Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Heparansulfat eine wichtige Rolle beim Eindringen von endemischen CoVs spielt, und legen nahe, dass die hemmende Wirkung von EGCG auf die Hemmung der CoV-Anheftung an Heparansulfat auf der Zelloberfläche zurückzuführen ist.

Insgesamt zeigen die Studienergebnisse, dass EGCG eine Pan-CoV-Aktivität ausübte, indem es die Anheftung von CoV mit Heparansulfat störte. Die Forscher glauben, dass die vorliegende Studie die Grundlage für die Entwicklung von Therapeutika wie Entry-Inhibitoren bilden kann, die vor neu auftretenden CoV-Varianten schützen.

* Wichtiger Hinweis

Forschungsplatz veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die keinem Peer-Review unterzogen wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, die klinische Praxis / gesundheitsbezogenes Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

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