研究发现大麻中的大麻素可防止新冠病毒进入人类细胞

俄勒冈州立大学科学家通过该大学发明的一种化学筛选技术确定的大麻化合物显示,其能够防止引起COVID-19的病毒进入人体细胞。由俄勒冈州立大学全球大麻创新中心、药学院和莱纳斯-鲍林研究所的研究员Richard van Breemen领导的研究结果于2022年1月10日发表在《天然产物杂志》上。

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Van Breemen说,大麻在科学上被称为Cannabis sativa,是一种纤维、食品和动物饲料的来源,多种大麻提取物和化合物被添加到化妆品、身体乳液、膳食补充剂和食品中。

Van Breemen和包括俄勒冈健康与科学大学的科学家在内的合作者发现,一对大麻素酸与SARS-CoV-2刺突蛋白结合,阻断了该病毒用来感染人的过程中的一个关键步骤。

这些化合物是大麻酚酸(CBGA)和大麻二酚酸(CBDA),而刺突蛋白是COVID-19疫苗和抗体治疗中使用的同一药物目标。药物靶点是对疾病过程至关重要的任何分子,这意味着破坏它可以阻挠感染或疾病的发展。

“这些大麻酸在大麻和许多大麻提取物中都很丰富,”Van Breemen说。“它们不是像大麻中的精神活性成分THC那样的受控物质,并且在人类中具有良好的安全性。我们的研究表明,大麻化合物对SARS-CoV-2的变体同样有效,包括在英国首次发现的B.1.1.7变体和在南非首次发现的B.1.351变体。”这两个变体也分别被称为alpha和beta变体。

Van Breemen表示,SARS-CoV-2的特点是其外表面有冠状突起,其特点是RNA链编码其四个主要结构蛋白--刺突蛋白、包膜蛋白、膜蛋白和核衣壳蛋白--以及16个非结构蛋白和几个“附属”蛋白。

他说:“感染和复制周期的任何部分都是抗病毒干预的潜在目标,而刺突蛋白的受体结合域与人类细胞表面受体ACE2的连接是该周期的一个关键步骤。这意味着细胞进入抑制剂,如来自大麻的酸,可以用来预防SARS-CoV-2感染,还可以通过防止病毒颗粒感染人体细胞来缩短感染时间。它们与刺突蛋白结合,使这些蛋白不能与ACE2酶结合,ACE2酶在肺部和其他器官的内皮细胞外膜上很丰富。”

他指出,使用阻断病毒与受体相互作用的化合物对其他病毒感染的病人有帮助,包括HIV-1和肝炎。

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Van Breemen、药学院和Linus Pauling研究所的Ruth Muchiro以及俄勒冈州立大学的五位科学家通过van Breemen实验室发明的基于质谱的筛选技术确定了这两种大麻酸。Van Breemen的团队筛选了一系列用作膳食补充剂的植物,包括红三叶草、野山药、啤酒花和三种甘草。

《美国质谱学会杂志》上的一篇早期论文描述了为寻找针对SARS-CoV-2刺突蛋白的药物而定制的新方法--亲和选择质谱法。

在后来的研究中,实验室测试显示,大麻酚酸和大麻二酚酸能防止冠状病毒刺突蛋白对人类上皮细胞的感染,并阻止SARS-CoV-2进入细胞。

“这些化合物可以口服,并且在人类中有着悠久的安全使用历史,”van Breemen说。“它们有可能预防以及治疗SARS-CoV-2的感染。CBDA和CBGA是由大麻植物产生的,是许多消费者熟悉的CBD和CBG的前体。然而,它们与酸不同,不包含在大麻产品中。”

Van Breemen解释说,亲和选择质谱(他将其简称为AS-MS),包括将SARS-CoV-2刺突蛋白这样的药物目标与可能的配体--可能与之结合的东西--如植物提取物(在这种情况下是大麻提取物)的混合物孵育。然后用几种方法之一将配体-受体复合物从非结合分子中过滤出来。

“我们确定了几种大麻素配体,并根据它们与刺突蛋白的亲和力对它们进行排序,”van Breemen说。“对刺突蛋白具有最高亲和力的两种大麻素是CBDA和CGBA,它们被证实能够阻止感染。”

“大流行中的一个主要问题是变体的传播,其中有很多,B.1.1.7 和 B.1.351 是最普遍和最令人担忧的,”他补充说。“这些变体以逃避针对早期谱系SARS-CoV-2 的抗体而闻名,鉴于当前的疫苗接种策略依赖于早期谱系刺突蛋白作为抗原,这显然令人担忧。我们的数据显示 CBDA 和 CBGA 对我们研究的两种变体有效,我们希望这种趋势能够扩展到其他现有和未来的变体。”

Van Breemen 说,在大麻素的广泛使用中仍可能出现耐药性变异,但疫苗接种和 CBDA/CBGA 治疗的结合应该为 SARS-CoV-2 带来更具挑战性的环境。

“我们早期的研究报告了另一种化合物的发现,一种来自甘草的化合物,它也与刺突蛋白结合,”他说。“然而,我们尚未测试该化合物甘草查耳酮 A 对活病毒的活性。为此,我们需要新的资金。”

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