《Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology》:Network pharmacology, and molecular docking studies for two flavonoid compounds isolated from Dodonaea viscosa towards SARS-CoV-2 infection and loaded in lipid nanoparticles
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车桑子(Dodonaea viscosa)为广泛分布的观赏植物,富含多种植物成分。研究人员旨在考察负载车桑子叶提取物分离化合物的spanlastics(一类由Span与edge activator如Tween 80构成的非传统niosomes)制剂活性。分离化
车桑子(Dodonaea viscosa)为广泛分布的观赏植物,富含多种植物成分。研究人员旨在考察负载车桑子叶提取物分离化合物的spanlastics(一类由Span与edge activator如Tween 80构成的非传统niosomes)制剂活性。分离化合物被鉴定并载入纳米囊泡。所选药物负载spanlastics的抗SARS-CoV-2活性通过MTT法评估,并明确作用机制。制剂显示高包封效率(EE%),囊泡直径处于纳米范围。囊泡呈球形,ζ电位(zeta potential)呈较大负值,提示良好稳定性。V与S的优选制剂V1和S1对SARS-CoV-2具高抗病毒活性,IC50分别为4.483与9.795 μg/ml,V1抑制病毒吸附,S1病毒杀灭(virucidal)活性为55.7%。网络药理学定义EGFR为边数7的顶端注释基因,其次PIK3CG、VEGFA、MMP9各4边。分子对接显示与关键氨基酸残基的有利结合亲和力和多样相互作用。计算机(in silico)ADMET(吸收、分布、代谢、排泄、毒性)分析进一步表明两化合物具类药性质、良好吸收及核心安全特征(非致突变、非致癌、非心脏毒)。Santin与viscosine制剂化纳米囊泡是针对SARS-CoV-2具治疗潜力的候选制剂。
研究背景方面,车桑子(Dodonaea viscosa)为 Sapindaceae 科灌木,在非洲、南亚、美洲与澳大拉西亚广布,叶含萜类、黄酮类(flavonoids)、强心苷与皂苷,传统用于伤口、痢疾、消化系统疾病与皮肤问题。已有研究提示其提取物抗细菌与流感病毒,其中一些二萜具抗疱疹与流感A病毒活性。Santin 与 viscosine 为车桑子叶分离得到具生物活性的黄酮类,但黄酮类常因水溶性差导致口服生物利用度低。Niosomes 等囊泡纳米载体可改善药物递送,而 spanlastics 是以 Span 60 与非离子边缘激活剂(edge activator, EA)Tween 80 构成的弹性非传统囊泡,可降低界面张力、提高生物膜透过性并降低毒副反应。COVID-19 疫情中天然产物与膳食黄酮被视作辅助抗病毒策略,但 santin 与 viscosine 负载纳米囊泡的抗 SARS-CoV-2 疗效此前未被探索,因此研究人员开展本研究以填补该空白。
该论文发表于《Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology》,研究意义在于把天然黄酮、网络药理学、分子对接与 spanlastics 纳米递送整合,为 SARS-CoV-2 相关肺病理与病毒进入/复制干预提供类药与递送双重思路。
主要关键技术方法上,研究人员从沙特阿拉伯 El-Baha 采集车桑子地上部分,经甲醇提取、硅胶柱层析自乙酸乙酯部位分离 santin 与 viscosine,并以薄层薄膜水化法制备 Span 60:Tween 80 为 9:1、8:2、7:3 的载药 spanlastics。表征采用动态光散射测粒径、多分散指数(PDI)与 ζ 电位,透射电子显微镜(TEM)看形态;抗病毒以 VERO-6 细胞与 hCoV-19/Egypt/NRC-03/2020 病毒做 MTT 与 CPE(cytopathic effect)抑制测 CC50/IC50,并分病毒吸附、病毒杀灭与复制阶段评机制;计算上用 PubChem、UniProtKB/Swiss-Prot、SwissTargetPrediction、DisGeNET 建植物-化合物-基因-疾病网络,Cytoscape 可视化,ShinyGO 做 GO/KEGG,AutoDock 4.2 对接 EGFR(PDB 1M17)与 PI3KCG(PDB 8AJ8),deepPK 预测 ADMET。
研究结果部分,分离化合物鉴定中,研究人员以 UV、MS、1D/2D-NMR、HSQC 与 HMBC 确认化合物 1 为 santin、化合物 2 为 viscosine,均为黄酮醇骨架,santin 具 6,3,4′-OCH3,viscosine 少一个甲氧基且取代位置不同。
载药 spanlastics 制备中,薄膜水化成功制得 S 系列与 V 系列。
表征中,EE% 随 Tween 80 占比升高而下降,S1(9:1)EE% 83.02%,V1 EE% 74.42%;粒径上 S1/S2/S3 为 139.1–210.8 nm,V1/V2/V3 为 106.4–414.6 nm,EA 增多使粒径减小;PDI 0.34–0.67 属可接受异质分布;ζ 电位 -18.7 至 -37.8 mV,S1 与 V1 负电位最大、稳定性最好,故选 S1 与 V1 进阶研究。TEM 见囊泡近球形、有内水相与外膜,尺寸与 Zeta-sizer 一致。
抗 SARS-CoV-2 中,V1 IC50 4.483 μg/ml、CC50 371.3 μg/ml、选择性指数(SI)82.82;S1 IC50 9.795 μg/ml、CC50 467.3 μg/ml、SI 47.71。机制上 V1 在 85 μg/ml 抑制病毒吸附 57.1%,S1 在 51.25 μg/ml 病毒杀灭 55.7%;复制抑制较弱,V1 31.5%、S1 14.3%。
计算研究中,植物-化合物网络把 D. viscosa 连到 santin/viscosine;化合物-基因网络得 129 个去重基因、131 节点 200 边;靶点与 SARS-CoV-2 及相关肺病人群网络经 DisGeNET/GeneCards 过滤后 19 个基因相关。GO 分析里生物过程靠前为前列腺生长、神经炎症、突触可塑性调节;细胞组件为膜筏、膜微区、膜区域;分子功能为核受体、配体激活转录因子、RNA 聚合酶 II 通用转录起始因子结合;KEGG 中催乳素信号居前。中心靶点为 EGFR、PIK3CG、VEGFA、MMP9,分别关联病毒 Spike-EGFR-MAPK/ERK、髓系 PI3Kγ 炎症渗出、VEGF 血管通透、MMP9 基质重塑与肺纤维化。
分子对接中,erlotinib 重对接 RMSD 1.53 ?、结合能 -7.50 kcal/mol 验证流程;santin 对 EGFR -6.49、PI3KCG -6.67 kcal/mol,与 Thr766/Gln767 成氢键、Lys721 离子键,对 PI3KCG 与 Lys833/Asp964/Tyr867 氢键及 Met953 pi-sulfur;viscosine 对 EGFR -6.74、PI3KCG -6.43 kcal/mol,与 Glu738/Met769 氢键、PI3KCG 与 Lys833 离子键及 Tyr867 pi-pi T 形。两化合物可作用于 EGFR/PI3K-VEGF-MMP9 模块。
ADMET 中,santin LogP 3.18、LogS -4.66,viscosine LogP 2.86、LogS -5.35;人肠吸收概率 0.98/0.96,非 P-gp 底物,血浆蛋白结合 82.5%/87.1%,清除 6.92/7.44 ml/min/kg,抑 CYP1A2/CYP2C19/CYP2C9/CYP2D6、为 CYP2C9 底物、抑 BCRP;AMES 非致突变、非致癌、hERG 非心脏毒,核心安全特征有利。
讨论部分总结,研究人员指出网络药理学仅预测 santin/viscosine 可能经 EGFR-PI3KCG-VEGFA-MMP9 参与病毒进入相关信号、血管内皮通透与肺组织重塑,但靶点是数据库与网络推断,不是湿实验直接验证;spanlastics 提升黄酮溶解度与稳定度,但 PDI 偏高提示异质分布,未来需优化;对接能量优于随机但弱于 erlotinib,说明是候选而非强效激酶抑制剂;ADMET 显示类药但 CYP 交互需关注联合用药。整体属“天然化合物+纳米载体+计算药理”的初步证据链。
结论部分翻译:本研究中,车桑子被视为膳食黄酮 santin 与 viscosine 的来源。Santin 与 viscosine 被成功载入以 Span 60 与 Tween 80 按三种摩尔比制备的 spanlastics 载体;所制囊泡高包封、纳米级、负 ζ 电位。V1 与 S1 因高 EE%、合适粒径与 ζ 电位被选作后续制剂。Spanlastics 可作为递送 santin/viscosine 治疗 COVID-19 的具潜力载体,通过阻断病毒进入与多阶段作用发挥抗病毒效应。网络药理学预测 santin/viscosine 经 EGFR、PIK3CG、VEGFA、MMP9 起效,并可能介入 EGFR/PI3K 信号轴,该机制需实验验证。分子对接中 santin 具双靶倾向,viscosine 对 EGFR 略强;两化合物类药、非致突变、非致癌、非 hERG 心脏毒,共有 CYP450 抑制是联用注意点。总之,santin 与 viscosine spanlastics 有望经 VEGF 信号、EGFR 酪氨酸激酶抑制剂耐药与 ErbB 信号对抗 SARS-CoV-2;但本研究基于 in silico 靶标预测与网络分析,所提机制与抗病毒潜力须由 in vitro 与 in vivo 研究确认。