小分子化合物匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2药物中的应用
阅读说明：本技术 小分子化合物匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2药物中的应用 (Application of small molecular compound pimavanserin in preparation of anti-SARS-CoV-2 medicine ) 是由 郑旭 彭浩然 丁翠玲 刘燕 江亮亮 何燕华 赵平 戚中田 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了小分子化合物匹莫范色林在制备抗严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)药物中的应用,所述抗SARS-CoV-2药物是以匹莫范色林为唯一的活性成份,或包含匹莫范色林的药物组合物,所述抗SARS-CoV-2药物是指预防或治疗SARS-CoV-2感染的药物。本发明利用SARS-CoV-2的易感细胞系,包括非洲绿猴肾细胞Vero E6以及人肺腺癌细胞Calu-3,检测匹莫范色林的抗SARS-CoV-2活性。实验结果显示,匹莫范色林能有效抑制SARS-CoV-2对上述易感细胞的感染,且细胞毒性较小,有希望作为有效抗SARS-CoV-2感染的药物,具有应用前景。(The invention discloses application of a small molecular compound pimavanserin in preparing a medicine for resisting severe acute respiratory syndrome coronavirus 2(SARS-CoV-2), wherein the medicine for resisting SARS-CoV-2 is a medicine which takes pimavanserin as a unique active component or contains pimavanserin, and the medicine for resisting SARS-CoV-2 is a medicine for preventing or treating SARS-CoV-2 infection. The invention uses susceptible cell line of SARS-CoV-2, including Vero E6 of African green monkey kidney cell and Calu-3 of human lung adenocarcinoma cell, to detect the anti-SARS-CoV-2 activity of pimavanserin. The experimental result shows that the pimavanserin can effectively inhibit the infection of SARS-CoV-2 to the susceptible cells, has small cytotoxicity, is hopeful to be used as a medicine for effectively resisting the SARS-CoV-2 infection, and has application prospect.)
技术领域
本发明属于医药技术领域，具体涉及小分子化合物匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2药物中的应用。
背景技术
小分子化合物匹莫范色林(Pimavanserin)是一种高效选择性的5-HT2A反向激动剂，被美国FDA批准用于临床，治疗帕金森病相关的精神错乱。目前尚无文献报导其在抗SARS-CoV-2中的作用。
匹莫范色林化学结构式如下(CAS No.706782-28-7)：
严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe acute respiratory syndromecoronavirus 2，SARS-CoV-2)，是一种新出现的高感染、高致病性传染病病原体，主要通过飞沫、密切接触等途径经呼吸道传播。SARS-CoV-2感染引起的疾病被称为冠状病毒病2019(COVID-19)，常包括下呼吸道感染，即病毒性肺炎，以发热、干咳、乏力等为主要表现，少数患者伴有鼻塞、流涕、腹泻等上呼吸道和消化道症状。重症病例多在1周后出现呼吸困难，严重者快速进展为急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克、难以纠正的代谢性酸中毒和出凝血功能障碍及多器官功能衰竭等。疫情从2019年年底出现以来，迅速在全球蔓延，对人类健康造成重大威胁，对全球的社会以及经济发展造成巨大损害。尽管短期内已经有多种类型的疫苗在全球大规模推广接种，但疫苗防治感染的能力有限，且不断有新的变异株出现，并迅速取代先前的流行株。因此，人类将长期面临SARS-CoV-2感染和致病的危险。瑞德西韦(Remdesivir)是腺苷类似物，是一种广谱抗病毒剂，对多种RNA病毒(包括埃博拉病毒和冠状病毒)具有抑制活性。虽然瑞德西韦获得了美国食品和药物管理局治疗COVID-19的紧急使用授权，但其临床疗效较为有限。鉴于此，寻找、研发能有效用于抗SARS-CoV-2感染的药物是当前全球生物医药领域界的重要任务，也是保护人类生命健康的迫切需求。
发明内容
本发明的目的是提供匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2药物中的应用。
所述匹莫范色林的化学结构式如下：
本发明提供了小分子化合物匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2药物中的应用。
本发明所述的匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2药物中的应用，其特征在于：所述抗SARS-CoV-2药物是指预防或治疗SARS-CoV-2感染的药物。
本发明所述的匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2感染药物中的应用，其特征在于：所述抗SARS-CoV-2药物是以匹莫范色林为唯一的活性成份，或包含匹莫范色林的药物组合物。
本发明所述的匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2感染药物中的应用，其特征在于：所述抗SARS-CoV-2药物中匹莫范色林的含量为0.1～99wt％。
本发明所述的匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2药物中的应用，其特征在于：所述药物制剂是胶囊剂、混悬剂、片剂、粉剂、乳剂、溶液剂、糖浆剂或注射剂中的至少一种。
本发明所述的匹莫范色林在制备抗SARS-CoV-2药物中的应用，其特征在于：所述药物制剂的给药途径为口服、注射或呼吸道吸入。
本发明利用SARS-CoV-2感染易感细胞的实验操作体系，从临床批准的药物小分子库中筛选可抑制SARS-CoV-2感染的候选小分子药物，筛选出匹莫范色林能有效抑制SARS-CoV-2对非洲绿猴肾细胞Vero E6及人肺腺癌细胞Calu-3的感染，且细胞毒性较小，可作为潜在的抗SARS-CoV-2药物，具有应用前景。
附图说明
图1.不同浓度匹莫范色林(Pimavanserin)对SARS-CoV-2感染的抑制效果。
其中，A：非洲绿猴肾细胞Vero E6中，瑞德西韦和匹莫范色林对SARS-CoV-2抑制效果的剂量效应分析；B：人肺腺癌细胞Calu-3中，瑞德西韦和匹莫范色林对SARS-CoV-2抑制效果的剂量效应分析。处理18小时后用免疫荧光法检测每孔细胞中SARS-CoV-2的感染，用BioTek Cytation 5Imaging Reader对每孔细胞的阳性细胞进行计数，然后计算药物对SARS-CoV-2感染的抑制率(％)＝1-(药物处理孔阳性细胞数/DMSO处理孔阳性细胞数)*100％，根据各浓度的抑制率，计算EC50值。每个值表示为3次生物学重复的平均值±标准偏差。黑色：细胞数目；灰色：病毒感染率；EC50(concentration for 50％of maximaleffect)：半数最大效应浓度。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明实施例所用的匹莫范色林可以通过市售方式购买得到。
实施例1
一、实验药物、试剂及材料
1.化合物：被美国FDA批准用于临床的小分子药物库(产品编号：L1300-Z349373)，含2580种小分子化合物，购自美国Selleck公司，均溶解于DMSO，浓度为10μM。瑞德西韦(Remdesivir)，购自美国Selleck公司，溶解于DMSO，浓度为10μM。
2.非洲绿猴肾细胞Vero E6以及人肺腺癌细胞Calu-3，购自中国科学院上海细胞所，由中国人民解放军海军军医大学海军医学系生物医学防护教研室保存。
3.DMEM完全细胞培养液，含10％胎牛血清、0.03％谷氨酰胺、非必需氨基酸、氨苄青霉素和链霉素100U/mL，调pH至7.4。
4.细胞消化液，含0.25％胰蛋白酶，用磷酸盐缓冲液配制。
5.SARS-CoV-2病毒由海军军医大学生物安全三级(P3)实验室从COVID-19患者鼻咽拭子样本中分离培养出，其基因序列参见GenBank Accession No.MT622319，所有涉及SARS-CoV-2感染的实验操作均在海军军医大学P3实验室中进行。
6.兔抗SARS-CoV-2核衣壳蛋白多克隆抗体购自北京义翘神州科技股份有限公司(Sino Biological#40143-T62)。
7.Alexa Fluor488标记的抗兔IgG为美国Thermo Fisher公司产品。
二、实验方法：
(一)从被批准用于临床的小分子药物库中筛选抗SARS-CoV-2化合物
分别将培养于T25方瓶中的非洲绿猴肾细胞Vero E6接种于96孔板，每孔内10000个细胞，培养基100μL，12小时后，每孔加入50μL用培养液稀释的SARS-CoV-2，以及50μL培养液稀释的小分子化合物。SARS-CoV-2病毒剂量为1×103FFU(focus forming units)(即感染1000个Vero E6细胞的病毒量)，小分子化合物终浓度为5μM，用5μM瑞德西韦(Remdesivir)作为阳性对照，用含等体积溶剂DMSO作为阴性对照，重复3个孔。18小时后用免疫荧光法检测每孔细胞中SARS-CoV-2的感染，具体操作如下：吸除培养板中的培养液，每孔加0.1ml甲醇，将培养板至于-20℃冰箱，20分钟后，取出培养板，吸除甲醇，每孔以磷酸盐缓冲液(PBS)洗孔一次，随后加入100μL含3％牛血清白蛋白(BSA)的PBS(以下简称3％BSA-PBS)，置于水平摇床上，室温缓慢摇1小时，吸除培养板中的3％BSA-PBS，每孔加0.1mL含兔抗SARS-CoV-2核衣壳蛋白多克隆抗体的1％BSA-PBS(抗体500倍稀释)，室温缓慢摇1小时，吸除培养板中的兔多克隆抗体工作液，每孔以PBS洗3次，随后加入0.1mL含荧光素AlexaFluor 488-标记的抗兔IgG的1％BSA-PBS(荧光素抗体1500倍稀释)，室温避光缓慢摇1小时，吸除培养板中的荧光素抗体工作液，每孔加入DAPI细胞核染色液0.1mL，室温避光缓慢摇10分钟，吸除培养板中的DAPI细胞核染色液，每孔以PBS洗3次，用细胞成像及分析系统(BioTek Cytation 5Imaging Reader)对每孔细胞的绿色荧光阳性细胞进行计数，然后计算药物对SARS-CoV-2感染的抑制率(％)＝1-(药物处理孔阳性细胞数/DMSO处理孔阳性细胞数)*100％。
对抑制率大于95％且细胞核计数与DMSO处理孔相差不超过5％的小分子药物，作为候选抗病毒药物，进一步测定其细胞毒性与抗病毒活性。筛选结果显示：作为阳性对照的瑞德西韦对SARS-CoV-2感染的抑制率大于99％；2580个化合物中有98种化合物达到候选抗病毒药物的标准，其中匹莫范色林对SARS-CoV-2感染的抑制率大于99％。查阅公开的研究论文以及发明专利，未见匹莫范色林具有抗SARS-CoV-2活性的报道。
(二)匹莫范色林的细胞毒性检测
分别将培养中的非洲绿猴肾细胞Vero E6以及人肺腺癌细胞Calu-3分别接种于96孔板内，每孔内10000个细胞，DMEM培养液100μL，12小时后，吸除原培养液，每孔内加入含有浓度梯度稀释的匹莫范色林的DMEM培养液100μL，匹莫范色林终浓度分别为0、0.064、0.32、1.6、8、40和100μM，用加入含有等体积溶剂DMSO的DMEM培养液作为对照。每种药物浓度以及对应体积的DMSO均设三个重复孔，置于37℃、5％CO2孵箱内培养。48小时后，每孔内加入CellTiter-Glo发光法细胞活性检测试剂100μL，室温孵育20min后，于酶标仪上检测每孔细胞的化学发光值(化学发光值代表细胞活性)。计算药物处理孔细胞平均化学发光值与含相应体积DMSO溶剂孔细胞化学发光值的比值，比值越接近1表示药物对细胞生长的影响越小，一般比值大于0.9被认为细胞毒性不明显。
结果见表1所示，当浓度低于或等于40μM时，匹莫范色林对两种细胞系均没有明显毒性，即在这些浓度下，细胞增殖未受匹莫范色林明显影响。当匹莫范色林浓度等于或高于100μM时，对两种细胞的生长具有一定抑制作用，结果显示匹莫范色林的细胞毒性较低。
表1.不同浓度匹莫范色林对Vero E6以及Calu-3细胞系的毒性(化学发光值比值)
(三)匹莫范色林抗SARS-CoV-2感染的活性检测
分别将培养于T25细胞培养板中的非洲绿猴肾细胞Vero E6以及人肺腺癌细胞Calu-3接种于96孔板，每孔内10000个细胞，培养基100μL，12小时后，每孔加入用50μL DMEM培养液稀释的SARS-CoV-2(1×103FFU)，以及从最高浓度20μM开始连续二倍稀释至最低浓度0.0625μM的匹莫范色林50μL(用DMEM培养液稀释)，用瑞德西韦(Remdesivir)作为阳性对照，用含等体积溶剂DMSO作为阴性对照，各浓度重复3孔。18小时后用免疫荧光法检测每孔细胞中SARS-CoV-2的感染，具体操作同上所述。用细胞成像及分析系统(BioTek Cytation5Imaging Reader)对每孔细胞的绿色荧光阳性细胞进行计数，然后计算药物对SARS-CoV-2感染的抑制率(％)＝1-(药物处理孔阳性细胞数/DMSO处理孔阳性细胞数)*100％。根据各浓度的抑制率，计算EC50值。结果如图1所示，瑞德西韦在Vero E6细胞抑制SARS-CoV-2的EC50是0.7741μM，在Calu-3细胞抑制SARS-CoV-2的EC50是0.6403μM；匹莫范色林在Vero E6细胞抑制SARS-CoV-2的EC50是0.6908μM，在Calu-3细胞抑制SARS-CoV-2的EC50是0.5173μM。结果显示，匹莫范色林能有效抑制SARS-CoV-2感染Vero E6和Calu-3细胞。
(四)鉴定匹莫范色林抑制SARS-CoV-2感染的作用阶段
分别将非洲绿猴肾细胞Vero E6以及人肺腺癌细胞Calu-3接种于96孔板，每孔10000个细胞，培养基100μL，12小时后每孔内加入80μL SARS-CoV-2(2×103FFU)，1小时后吸除培养上清，并用PBS缓冲液洗孔三次。分别在感染后0、1、2、4、6和8h小时(hpi)加入20μL浓度为50μM的匹莫范色林(即匹莫范色林终浓度为10μM，0小时即加入病毒同时加入匹莫范色林)，感染后10小时用免疫荧光法检测每孔细胞中SARS-CoV-2的感染，具体操作同上所述。用细胞成像及分析系统(BioTek Cytation 5Imaging Reader)对每孔细胞的绿色荧光阳性细胞进行计数，然后计算药物对SARS-CoV-2感染的抑制率(％)＝1-(不同时间药物处理孔阳性细胞数/DMSO处理孔阳性细胞数)*100％。
结果如表2所示，SARS-CoV-2感染Vero E6以及Calu-3细胞后4小时加匹莫范色林仍然能够显著抑制病毒感染，表明匹莫范色林可能作用于病毒的复制阶段。
表2.匹莫范色林处理对SARS-CoV-2感染不同阶段的影响
上述实验结果均表明，匹莫范色林可有效抑制SARS-CoV-2感染，且主要作用于病毒复制阶段。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。