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高福院士与黄璐琦院士合作研究“化湿败毒方”治疗新冠取得新进展

2024-06-08   生命科学前沿   阅读量:385

    中药的药效成分鉴定是理解其药理作用的关键步骤,对于揭示中药治疗机制和建立质量控制体系至关重要。中药在成为药材的过程中会经历多个阶段,这些阶段的成分变化对于我们如何更有效地应用中药具有指导意义。特别是对于口服的中药复方,其成分在进入血液或肠道后,将直接影响药效的发挥。本文将重点探讨一篇关于中药入血成分研究的论文。


    中药的成分是其发挥药理作用的基础,对于中药复方来说,了解其成分变化对于治疗应用和质量控制至关重要。近日,中国中医科学院黄璐琦院士团队联合中国科学院微生物研究所高福院士团队,在《美国科学院院报》(PNAS)上发表了一篇关于新冠治疗药物Q-14的药效成分研究。



研究背景


    Q-14是一种经国家药监总局批准用于治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的药物,由14种中草药组成。临床试验显示,Q-14对新冠病毒RNA清除和炎症改善有显著效果,具有显著的抗病毒和抗炎作用。尽管早期研究已鉴定出217种成分,并基于计算生物学和网络药理学假设了一些潜在的生物活性成分,但对其抗病毒和抗炎机制的研究仍不够深入。


研究结论

    代谢组学检测:研究团队利用代谢组学技术对Q-14复方和血浆样本进行检测。在复方中检测到343种物质,同时在血浆中检测到来自复方的60种原型成分。


    抗病毒和抗炎筛选:通过一系列实验筛选,发现Q-14复方中有10种成分具有抗病毒功能,30种化合物显示出抗炎效果。其中,甘草查尔酮B、西北甘草异黄酮和刺甘草异黄酮表现出显著的抗炎活性,并存在剂量效应。

    药效验证与机制探讨:研究进一步在体内验证了Q-14降低SARS-CoV-2病毒载量和缓解肺部炎症的效果,并通过分子对接等方式探讨了部分活性成分与病毒蛋白酶和RNA聚合酶的相互作用机制。


研究结果


    1.Q-14对SARS-CoV-2病毒的体内抗病毒和抗炎效果

    先前研究创建了hACE2转基因小鼠模型,用以评估Q-14对COVID-19的潜在抗病毒和抗炎效果。在感染后5天,模型对照组与治疗组体重减轻率分别为4.86%和4.17%。Q-14处理后,肺组织病毒载量从106.84拷贝/mL略微降至106.42拷贝/mL。治疗组中多种炎症因子表达显著降低(p < 0.05),而IL-17A和IL-12p70在两组间无显著差异。病理学观察显示,Q-14治疗组肺部炎症状况得到明显改善。

图1. Q-14对COVID-19的抗病毒和抗炎作用


    2.  Q-14化合物谱的详细表征


    通过代谢组学技术,Q-14的化学成分得到了精确鉴定,共识别出343种化合物,涵盖多种类别,包括黄酮类、三萜皂苷等。特别地,一些化合物在多种草药中均有发现,例如槲皮素。进一步分析了不同药材及其成分的数量分布。


图2. Q-14成分分析

    为探索Q-14中具有潜在抗COVID-19生物活性的化学成分,研究团队采用CTMT-NDRD追踪技术和代谢组学方法对Q-14的原型化合物进行了深入分析。在灌胃Q-14后的血浆样本中,成功识别出60种原型化合物,种类丰富,涵盖黄酮类、三萜皂苷、生物碱等(见图3A)。进一步分析后,选定了30种具有抗病毒和抗炎潜力的化合物,以供后续深入研究(图3B)。

图3. Q-14入血原型成分分析

    3. Q-14体内原型化合物的追踪

    利用代谢组学技术,对Q-14灌胃后的血浆样本进行了分析,发现了60种原型化合物。这些化合物为后续的抗病毒和抗炎筛选实验提供了基础。

图4. Q-14抗病毒化合物的筛选

    4. Q-14抗病毒抗炎化合物的筛选

    在BSL-2实验室中,通过异位表达SARS-CoV-2样颗粒的Caco-2-N细胞系,筛选出10种具有显著抗病毒活性的化合物。这些化合物在100 μM浓度下显示出超过90%的抑制率。进一步的EC50和CC50值测定,以及选择性指数(SI)的计算,揭示了具有较大治疗窗口的化合物。

图5.Q-14抗炎化合物的筛选

    5. Q-14靶向PDE4的生物活性化合物的筛选

    PDE4在COVID-19病程中扮演重要角色。通过SPA技术,Q-14中的30个原型化合物进行了靶向PDE4的筛选。最终,西北甘草异黄酮、槲皮素、甘草异黄酮A和甘草查尔酮B显示出最佳的PDE4抑制效果,并对其结合模式进行了分子层面的分析。

图6. Q-14化合物对PDE4的抑制作用