Ginkgolic acid inhibits fusion of enveloped viruses

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7075884/

ギンコール酸がエンベロープされたウイルスの融合を阻害する

要旨

イチョウ葉（ギンコール酸）は、イチョウ葉の葉と果実のアルキルフェノール成分である。

ギンコール酸は、以下のような多元的効果を試験管内試験（in vitro）で示している：脂質生成の阻害による抗腫瘍効果、AMPK活性化による浸潤関連タンパク質の発現低下、およびアミロイドβ（Aβ）誘導シナプス障害の潜在的な救助。

ギンコール酸はまた、大腸菌および黄色ブドウ球菌に対して活性を有することが報告された。この活性のためのいくつかのメカニズムは、を含む示唆されている。

SUMOylation阻害、E1-SUMO中間体の形成阻害、脂肪酸合成酵素の阻害、非特異的SIRT阻害、プロテインホスファターゼtype-2Cの活性化など、いくつかのメカニズムが示唆されている。

ここでは、ギンコール酸が融合体とウイルスタンパク質合成の両方を阻害することにより、単純ヘルペスウイルス1型（HSV-1）を阻害することを報告する。さらに、ギンコール酸がヒトサイトメガロウイルス(HCMV)のゲノム複製と正常ヒトアストロサイト(NHA)のジカウイルス(ZIKV)感染を阻害することを報告する。

我々は、HIV、エボラウイルス（EBOV）、インフルエンザAウイルス（IAV）、エプスタインバーウイルス（EBV）を含む3つの融合タンパク質のすべてのクラスのギンコール酸による広範な融合阻害を示している。さらに、我々は、非伸長型アデノウイルスの阻害を示した。

我々の実験は、ギンコール酸が最初の融合イベントをブロックすることにより、ウイルスの侵入を阻害することを示唆している。感染後にギンコール酸を投与した場合のHSV-1およびCMVの複製の阻害を示すデータは、タンパク質およびDNA合成を標的とする可能性のある二次的なメカニズムを示唆している。

従って、ウイルス感染に対するギンコール酸の強い効果に照らして、感染が始まった後でも、それは潜在的に急性感染症（例えば、コロナウイルス、EBOV、ZIKV、IAVおよび麻疹）の治療に使用され、また活動的な病変（例えば、HSV-1、HSV-2および水痘帯状疱疹ウイルス（VZV））の成功した治療のために局所的に使用されるかもしれない。

序論

イチョウ葉エキス（GBE）は、イチョウ葉の葉や果実に含まれるアルキルフェノール成分である。イチョウ葉エキス（GBE）は、少なくとも16世紀からハーブサプリメントとして使用されており、現在でも広く使用されている1。

GBEの主な成分は、テルピントリラクトン（ギンコライドA、B、C、J、ビロバリド）、フラボノイド配糖体（ケルセチン、ルチン）、イチョウ葉酸2などである。

イチョウ葉酸は、最も一般的なアルキル鎖が炭素数13、15または17を含むいくつかの2-ヒドロキシ-6-アルキル安息香酸の混合物である。炭素数15及び17のアルキル鎖は、それぞれ8及び10の位置で不飽和である。3つのイチョウ酸（ギンコール酸）の構造は、したがって、C13:0、C15:1、およびC17:1と指定される（表S1）3。

 

ギンコール酸は、試験管内試験（in vitro）で多元的な効果を示しており、次のようなものが含まれている：リポジェネシスの阻害を介して抗腫瘍効果; AMPKの活性化を介して浸潤関連タンパク質の発現の減少; アミロイドβ（Aβ）誘導シナプス障害の潜在的な救助;およびHIVプロテアーゼ活性の阻害だけでなく、HIVウイルスの複製4-7。

ギンコール酸はまたEscherichia coliおよび黄色ブドウ球菌8に対して活動を持っていることが報告された。ギンコール酸 の仕事が SUMOylation の阻止の活動によってを含む提案されたいくつかの方法; E1-SUMO の中間体9 の形成の阻止; 脂肪酸の synthase10 の阻止; 非特異的な SIRT の阻止11; そして蛋白質のホスファターゼ タイプ-2C12 の活性化。

 

ここでは、ギンコール酸が単純ヘルペスウイルス1（HSV-1）、ヒトサイトメガロウイルス（HCMV）およびジカウイルス（ZIKV）に対して、主にウイルス融合阻害を介して抗ウイルス活性を示すことを報告する。さらに、複製欠損型の非エンベロープアデノウイルスの侵入を阻害することを示した。

抗ウイルス効果は細胞毒性閾値以下で観察された。我々は、ウイルスの侵入を阻害することにより、広範囲の抗ウイルス活性が得られると考えており、この効果は、重症急性ウイルス性疾患の場合には全身的に、また、皮膚ウイルス性病変の場合には局所的に治療に利用できると考えている。

クラスI（ZIKV、HIV、EBOV、およびインフルエンザAウイルス（IAV）から病原性のヒトエンベロップドウイルス、クラスII（ベネズエラ馬脳炎ウイルス（VEEV）とSemliki森林ウイルス（SFV））、およびクラスIII（水胞性口内炎ウイルス（VSV）とエプスタインバーウイルス（EBV））を含む融合タンパク質13のすべての3つのクラスのギンコール酸による融合阻害の広いスペクトルを示している。

合わせて、私たちの実験は、ギンコール酸が最初の融合イベントをブロックすることによってウイルスの侵入を阻害することを示唆している。

議論

イチョウ葉の市販化合物であるイチョウ酸C13：0、C15：1、C17：1は、イチョウの葉に含まれる化合物である。ギンコール酸の抗酸化活性は、心血管疾患、HIV感染症、大腸菌や黄色ブドウ球菌などの細菌感染症、およびいくつかの腫瘍7,8,19,20の治療を含む複数の治療効果を持っていることが報告されている。

それは、ギンコール酸は、次のようないくつかの他の経路によって動作する可能性が示唆されている：脂肪酸合成酵素の阻害10、非特異的SIRT阻害11、プロテインホスファターゼタイプ-2C12の活性化、PTENとSHP-1チロシンホスファターゼ21の誘導を介してSTAT3活性化の抑制、および海馬におけるAβ誘発シナプス機能障害に対する保護：6。

 

本研究では、3つのクラスの融合タンパク質を代表するエンベロープされたウイルスに対するギンコール酸の融合阻害効果と、非エンベロープされたヒトアデノウイルスの阻害効果を報告したのは初めてである。

我々はまた、ウイルスのDNAとタンパク質合成を含む作用の潜在的な二次的なメカニズムを報告する。我々の結果は、DNAとタンパク質合成に対するギンコール酸の阻害効果の以前の報告と一致している22。

 

ギンコール酸がDNAとタンパク質合成に影響を与える作用機序はまだ理解されていない。それは宿主細胞の受容体に結合し、別の細胞のシグナル伝達経路を活性化し、および/または急速に分裂する癌細胞の ギンコール酸 の抑制効果を説明するかもしれない細胞周期の停止を引き起こすかもしれない。

それはまた、細胞に入り、DNAおよびタンパク質合成に直接働くかもしれない。これらの質問に対処する実験は進行中である。

感染性ウイルスに対するギンコール酸の効果を評価するために、私たちはギンコール酸の用量反応実験を行った。細胞を 1 µM から 20 µM の範囲の異なる ギンコール酸 濃度で処理した。その結果、HCMV、HSV-1およびZIKVに対するギンコール酸の用量依存的な効果を示した。

 

ギンコール酸の効果は、HEp-2（ヒト上皮癌）、293T（ヒト胚性腎臓）、HFFおよびNHA（正常ヒトアストロサイト）を含むいくつかの細胞タイプで試験された。ギンコール酸は、活性阻害範囲内の細胞毒性を伴わない試験細胞のすべてにおいて、ウイルス阻害効果を有することが示された。

Bergらは男性の中国ハムスターの肺線維芽細胞（V79細胞）23のギンコール酸の細胞毒性および突然変異原性を評価した。彼らの結果は、10%FBSを添加したDMEM中で成長した細胞に対して、50μM以上のギンコール酸濃度で24時間後に毒性を示したが、変異原性は認められなかった。

Ahlemeyerらは、20%FBSを添加したDMEMで生育したニワトリ胚性ニューロンにおいて、500μMのギンコール酸が神経細胞死を誘導し、プロテインホスファターゼtype-2Cを活性化したことを報告している12。

B.M Hausen は、モルモットの ギンコール酸 の感作能力を評価した、1000 ppm （2.886 mM） ギンコール酸 をアレルギー反応24 を誘発しないように安全なように決定する。容認細胞のウイルス感染は、1%または2%のFBSを補充した199またはMEM培地で定期的に行われている。

 

しかし、我々が研究に使用した細胞でギンコール酸の活性および毒性を試験したとき、我々はまた、細胞の推奨増殖培地でギンコール酸を用いて細胞をインキュベートした（結果および図S1を参照のこと）。

その結果、ギンコール酸の活性および毒性は、培地中の血清濃度によって影響を受けることが示された。ギンコール酸は血清因子と相互作用して抗ウイルス活性を低下させ、ギンコール酸を使用する研究者は将来の実験でこの問題に対処すべきであると結論付けた。

 

動物モデルの 生体内試験（in vivo） 実験は ギンコール酸 の実際の治療上の抗ウイルス効果そして細胞毒性を査定するために必要である。ウイルス蛋白質媒介細胞細胞融合のギンコール酸の普遍的な阻害は、その阻害効果が共通の融合機構によるものであることを示している。

LPCはまた、普遍的に膜融合をブロックする；それは、自発的な正の湾曲を付与することによってそうする、それは、血流を防止する。このブロックは、関係なく、融合タンパク質の、負の自然湾曲剤OA25,26の添加によって緩和することができる。

 

また、アデノウイルス以外のウイルスの融合阻害については、ギンコール酸が脂質二重膜の湾曲に影響を与えることから、アデノウイルスのようなアデノウイルス以外のウイルスの細胞内侵入に影響を与えることが予想される。

さらに、我々はここで報告するように、ギンコール酸は、ウイルスのDNAとタンパク質合成阻害の潜在的な二次的なメカニズムを持っているようであり、これらは、エンベロープされたウイルスと非エンベロープされたウイルスの両方で標的にされると予測される。

結論として、私達は EBOV、HIV、ZIKA、HSV-1、HCMV、EBV および IAV のような重要な病原体を含むいろいろな包まれたウイルスの融合に対する ギンコール酸 の一貫した抑制効果を示した。

また、非エンベロープ型のヒトアデノウイルスに対しても阻害効果を示しており、これは他の非エンベロープ型ウイルスに対する潜在的な阻害効果を示唆している。さらに，ギンコール酸はHCMVウイルスのDNAおよびHSV-1タンパク質合成を二次的なメカニズムで阻害する可能性があることを見いだした。

 

したがって、寛容な細胞の確立されたウイルス感染に対するギンコール酸の抗ウイルス効果に照らすと、ギンコール酸は潜在的に急性ウイルス感染（例えば、コロナウイルス（COVID-19）、EBOV、ZIKV、IAVおよび麻疹）の治療に使用され得、そして活性病変（例えば、HSV-1、HSV-2およびVZV）の成功した治療のための局所適用において有用であると決定されるかもしれない。

最後に、エンベロップドウイルス感染を抑制するためのギンコール酸の使用のための我々のアプローチは、ウイルスのゲノム複製を標的とする従来の殺菌戦略とは根本的に異なるものである。我々は、それが他の直接抗ウイルス剤を補完し、エンベロップドウイルスおよび非エンベロップドウイルスの新しいクラスの阻害剤を提供し得ることを期待している。