抗ウイルス作用をもつハーブなど　覚書

分子モデリングアプローチを使用したCOVID-19の主要プロテアーゼに対する植物化学阻害剤の同定

www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/07391102.2020.1772112

本研究では、COVID-19のメインプロテアーゼ（Mpro）に対する阻害剤として、新規天然代謝物であるウルソール酸、カルバクロール、オレアノール酸を統合的な分子モデリングアプローチを用いて報告する。

分子ドッキングと分子動力学（MD）シミュレーションを組み合わせた結果、50nsのMDシミュレーション中に3つのリガンドがプロテアーゼに結合していることを発見した。さらに、分子力学/一般化/ボルン/ポアソン/ボルツマン表面積(MM/G/P/BSA)の自由エネルギー計算により、これらの化学分子は安定で好ましいエネルギーを持ち、Mproタンパク質の結合部位と強力に結合することが示された。

これら3つの分子、すなわち、ウルソール酸、カルバクロール、オレアノール酸はすべて、リピンスキーの5の法則と同様にADME（吸収、分布、代謝、排泄）特性を持っている。

この研究は、基本的な基盤を提供し、3つの植物化学物質、すなわち、ウルソール酸、カルバクロールとオレイン酸は、Mproタンパク質の機能を調節し、ウイルスの複製を制御する上で潜在的な阻害剤として機能する可能性があることを示唆している。

インシリコアプローチによるSARS-CoV-2 M ^プロ酵素の阻害のためのリード抗ウイルス植物化学物質の解明

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0024320520305816

数字は結合エネルギーと阻害定数

• （+）-カテキン  −7.86　1720
•  5,7-ジメトキシフラバN-4′-O-β-d-グルコピラノシド−9.23　 170.31
• バイカレイン −6.51 　16,950
• ルテオフォロール −7.02　 7100
• ソフォリジン  −6.76 　11,120
• リコリン  −7.67 　2380
• ヒマチャロール  −7.00　 7390
• β-ヒマチャレン  −5.80 　55,970
• カザルミンB  −8.82 　342.79
• ボンデュセルピンD  −9.28　 156.75
• (コントロール) α-ケトアミド13b  −8.24　 905.88

COVID-19ウイルス感染対策に重点を置いた免疫強化のレビュー

ビタミンの中でも、AとDは、特に欠乏症の人々に潜在的な利益を示した。

微量元素の中で、セレンと亜鉛もウイルス性呼吸器感染症に好ましい免疫調節効果を示している。

いくつかの栄養補助食品とプロバイオティクスは、免疫機能の強化にも何らかの役割を果たしている可能性がある。

微量栄養素は、栄養が枯渇した高齢者に有益である可能性がある。

• 銅
• マグネシウム
• ブルーベリー
• 緑茶
• 大豆タンパク質ポリフェノール
• 植物スタノール強化大豆ベースのヨーグルト
• プレバイオティクス混合物
• コエンザイムQ10
• アラビノキシラン米ぬか
• 朝鮮人参
• EpiCor
• シナモン、甘草の根、エフェドラハーブ、アプリコットカーネル
• 熟成にんにくエキス粉末
• クランベリポリフェノール
• メカブフコイダン
• エキナセア
• AHCC
• アマニ油、月見草、アラキドン酸、DHA、魚油
• エルダーベリー
• スピルリナプラテンシス
• グレープパウダー
• ラクトバシラス
• ビフィドバクテリウム・ロンガム　BB536
• ラクトバシラス・プランタラム、ラクトバシラス・パラカゼイ
• Streptococcus thermophilus,Lactobacillus bulgaricus ,Lactobacillus casei
  DN-114001（CNCMI-1518）
• Lactobacillus gasseriPA 16/8、Bifidobacterium longumSP 07/3、Bifidobacterium bifidumMF 20/5

ヘスペリジン・ルチン

抗ウイルス作用を有するハーブ

スイートバジル（ウルソール酸、アピゲニン、リナロール)

Ocimum basilicum（OB）スイートバジルの抽出物アピゲニン、リナロール、ウルソール酸が幅広い抗ウイルス活性を示すことを示す。

ミリセチン・スカルテラレイン

ミリセチンおよびスカルテラレインを含む選択された天然のフラボノイドがSARS-CoV化学阻害剤として役立つ可能性がある。

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22578462

ベルベリン（黄檗）

19の伝統的な薬草エキスの抗ウイルス作用、in vitroでの評価

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20710051

エキナセア

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4058675/

甘草、ユーカリ、朝鮮人参、スイカズラ

200の天然化合物スクリーニングにより、4つの抽出物が、in vitroで抗SARS-CoV活性を示すことが発見された。

甘草の根の活性成分であるグリチルリチン、ユーカリの植物抽出物、スイカズラジャポニカ、ジンセノサイドRb1（朝鮮人参)

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15885816

サイコサポニン

サイコサポニンは様々な生物学的活性をもつ生薬、サイコサポニンはin vitroでヒトコロナウイルス229E感染を有意に抑制した。

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16789928

カヤ（Torreya Nucifera)

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20934345

ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%A4

ホソバタイセイ

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16115693

en.wikipedia.org/wiki/Isatis_tinctoria

イチョウ葉　ギンコール酸

イチョウ葉抽出物であるギンコール酸は、コロナウイルス（COVID-19)を含むさまざまなエンベロープウイルスに対して、主にウイルス融合の阻害作用を介して抗ウイルス効果を示した。in vitro

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

エッセンシャルオイル

月桂樹

laurus nobilis(月桂樹)エッセンシャルオイルのコロナウイルスに対する選択的な複製阻害活性。in vitro

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18357554

天然化合物スクリーニング

約1066種類天然化合物データベースからの仮想スクリーニング

SARS-CoV-2に効果を示す可能性のある天然化合物候補

• ネオヘスペリジン/八朔
• ヘスペリジン
• バイカリン
• ケンフェロール3 -O-ルチノシド/ アプリコット
• ルチン/そば アンドログラフォライド
• センブリ由来キサントン

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211383520302999#bib54

抗COVID-19薬用植物スクリーニング　SARS-Cov2（3CLpro)標的

sciencedirect.com/science/article/pii/S2095177920301271

Psorothamnus arborescens
シロヤマモモ
Hyptis atrorubens Poit
いんげん豆
ユカン
マルバアオダモ
チャノキ
ウラルカンゾウ
ハゲイトウ

モロッコの薬用植物

モロッコの薬用植物からの、抗コロナウイルス効果を有するスクリーニング調査

• Crocin（クロッカスサティバスL)
• Digitoxigenin（リウムオレアンダー)
• β-Eudesmol（月桂樹)

www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/07391102.2020.1758790

3CLヒドロラーゼ酵素阻害剤

60の候補化合物　リコピン、タキシフォリン、ルテオリン、フラボン、リボフラビン、アピゲニンなど

Robustoneという名前の化合物は、抗酸化物質として以前に報告されているフラボノイド化合物であり、デング熱ウイルスのプロテアーゼに対する阻害剤。2019-nCoVのMproに対して優れた結合親和性を示した。

リコピンは効果的な抗酸化剤として知られているだけでなく、いくつかの癌に対する抗増殖化合物でもある。

植物系化合物ポミフェリンの誘導体であるIsopomiferinは、抗菌特性、抗炎症薬、糖尿病に対して有効な薬剤と、強力な酸化防止作用があることがが知られている。

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7193139/

2つの酵素、Mpro＆ACE2への分子ドッキングスクリーニング

318の植物化学物質のライブラリーから分子ドッキング技術によって分析。

• Piper Longum（ヒハツ、胡椒科の植物）[R]
• Phaseolus vulgaris　いんげん豆
• Curcuma Longa　ウコン
• Ocimum Gratissimum　インドメボウキ[R]
• Syzygium Aromaticum　チョウジ/クローブ
• Artemisia Absinthium　ニガヨモギ
• Inula Helenium　オオグルマ/エレカンパン[R]

の7つの植物がこれらの受容体に対してより優れた有意な結合エネルギーを示している。

Phaseolus Vulgarisには、MproおよびACE2との最大の結合を示す植物化学物質。

3つの植物化学物質アブシンチン、ケルセチン3-グルクロニド-7-グルコシド、およびケルセチン3-ビクシアノシドも、両方のターゲットに対してより良い結合エネルギーをもつ。

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32373991/

SARS-CoV-2主要プロテアーゼ阻害剤

メインプロテアーゼ（Mpro）は、ウイルスの複製に必要なポリプロテインの処理に重要な役割を果たすため、よく特徴づけられた魅力的な薬物標的である。

本研究では、Mproに対する潜在的なリード分子を提供するために、茶植物に含まれる65種類の生理活性分子をドッキングし、長期分子動力学シミュレーション（MD）によるタンパク質-リガンド複合体の広大な構造空間の探索を行った（1.50μs）。

SARS-CoV-2に対するリパーパス薬（アタザナビル、ダルナビル、ロピナビル）とのドッキングスコアを比較することにより、トップ3の生理活性分子（オロンホモビスフラバン-A、テアシンセンシン-D、テアフラビン-3-O-ガレート）を選択した。

ウロンホモビスフラバン-A分子はMproとの水素結合数が多く、MM-PBSAの結合エネルギーが高いことがわかった。さらに、MDシミュレーションとMM-PBSAの研究により、ウーロンホモビスフラバン-Aは、SARS-CoV-2のMproに対する阻害剤として作用する可能性がある生理活性分子であることが示された。

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32397940/

アンドログラフィス

COVID-19　アンドログラフィス

アンドログラフィス andrographis paniculata 感染症に使われてきたインドの伝統薬 インドのような発展途上国では、蔓延しているウイルス感染症と戦うために、効率的で経済的な抗ウイルス薬が必要とされている。植物は、常にウイルス感染症を治療するために民間療法で抗ウイ

alzhacker.com

2020/06/20

モンゴル伝統医学の活性化合物

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7225714/

COVID-19を阻害する可能性のある漢方薬・天然化合物

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1043661820312378

www.mdpi.com/1422-0067/21/10/3626

先進的なバイオインフォマティクスがコロナウイルス疾患患者のための既存の治療薬を迅速に同定2019年（COVID-19）

translational-medicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12967-020-02430-9

要旨

我々は、潜在的な治療薬を特定するために、2つの計算機的アプローチを適用した。

第一に、ACE2やTMPRSS2に結合することで、コロナウイルスが細胞内に侵入するのを阻止することができるFDA承認の既存の薬剤を、AIを用いたハイスループットベースの結合親和性予測プラットフォームを用いて特定した。

次に、当社のDisease Cancelling Technology（DCT）プラットフォームを用いて、コロナウイルスによって誘導される遺伝子発現パターンを減衰させることができるFDA承認の薬剤を同定することを目指した。

結果

ACE2結合の上位結果には、いくつかのACE阻害剤、β-ラクタム系抗生物質、2種類の抗ウイルス剤（FosamprenavirとEmricasan）、およびグルタチオンが含まれていた。

このプラットフォームでは、ACE1に対するACE2の特異性も評価されており、カウンターレギュレーション効果を回避するために重要である。

ウイルスの侵入を阻止することの利点を、潜在的なカウンターレギュレーション効果やACE2の保護効果と比較して評価するために、さらなる研究が必要である。

しかし、ここに記載されたデータは、潜在的な利益を評価するための実験的評価を正当化するために、容易に入手可能な薬剤を示唆している。

 

Disease Cancelling Technology（DCT）はSARS-CoVの動物モデルで実行され、疾患に関連したシグナルを打ち消す遺伝子発現シグナルを誘導する能力によって化合物をランク付けした。トップヒットした化合物は、ビタミンE、ルキソリチニブ、グルタミンであった。

グルタチオンとその前駆体であるグルタミンは、2つの独立した方法で高ランクにランク付けされており、SARS-CoV-2に対する潜在的な効果について、両者ともさらなる調査が必要であることが示唆された。

結論

まず、非バイアスAIベースのシステムアルゴリズムを利用して、SARS-CoV-2の主要なヒト細胞侵入受容体であるACE2への結合について、FDAで承認されている薬剤またはリパーポーションされている薬剤2657種類の中から、その薬剤がどのようなものであるかを調べた。

承認された薬剤を新しい適応症のために再利用している薬剤を迅速に解析することで、COVID-19のような緊急性の高い新興疾患に使用される可能性のある薬剤にすぐにアクセスすることができるようになる。

このような薬剤を特定する能力は、試験管内試験（in vitro）試験で受容体の遮断およびSARS-CoV-2細胞の侵入および複製の阻害を確認し、生体内試験（in vivo）では理想的には無作為化対照臨床試験を通じた生物学的検証を追加的に行う必要がある。

しかし、世界的なパンデミックの際には、通常の医薬品開発プロセスに時間を割くことができず、一般的に入手可能な医薬品の再利用が重要となる可能性がある。

実際、ヒドロキシクロロキン、アジスロマイシン、抗IL-6療法の逸話報告が注目されている[21、22]。ハイドロキシクロロキンはモデルbでACE2と結合することが予測されたが、アジスロマイシンや抗IL-6剤はACE2の調節を介して治療活性を媒介するとは考えられないため、検出されなかった。

偏りのないAIベースのシステムアプローチが逸話的な観察よりも優れているかどうかを判断するためには、さらなる検証が必要である。

 

結合予測解析では、複数の既知の薬剤が潜在的なACE2阻害剤として同定された（表1）。驚くべきことではないが、12種類の薬剤がACE阻害剤であった。このことは、偏りのない選択により、受容体結合の可能性が高い薬剤が正確に同定されたことを裏付けるものである。ACE阻害薬は高血圧や心不全の治療に一般的に用いられる薬剤である。

このファミリーの薬剤は、様々なペプチド組成物に基づいており、アンジオテンシンIからアンジオテンシンIIへの変換を触媒し、それによってレニン-アンジオテンシン系（RAS）を遮断し、全身血圧を低下させ、ナトリウム排泄を増加させ、腎水出力を増加させるACE1に結合するために、最初に選択された。

 

ACE2はACE1のカルボキシペプチダーゼ活性を欠くが、亜鉛結合ドメインを含み、メタロペプチダーゼ活性を示し、ACE1と約40%の相同性を有する[23, 24]が、ACE2に結合することは知られていない。我々のモデルはACE2の優先的な結合を選択し、より予測される結合値を持つ薬剤を優先した（表1を参照）。

初期の研究では、主にアンジオテンシン触媒作用を阻害のための主要なリードアウトとして使用しており、現在のACE阻害剤がSARS-CoV-2結合を阻害するかどうかはまだ推測の域を出ていない[25]。

さらに、ACE1とACE2の発現は相反する性質を持っているため、ACE1受容体をダウンレギュレートする薬剤がACE2受容体の発現を増加させ、コロナウイルス感染を悪化させる可能性がある。そこで、我々はACE1とACE2の両方の結合をスキャンしてトップヒットのものを探し、結合の予測差で順位付けした。

 

この指標によると、カプトプリル、エナラプリラート、モノプリルは両方を阻害し、潜在的にこの望ましくないフィードバック効果を誘引する可能性が高いように思われた（表1）。ラミプリルは長時間作用型ACE阻害薬プロドラッグであり、肝臓で活性代謝物であるramiprilatに変換され、肝障害と関連している可能性がある。同様に、モノプリルは肝臓で活性代謝物であるフォシノプリラットに変換されるプロドラッグである。

対照的に、リシノプリルは、代謝変換を経ずに尿中に排泄され、他の血清タンパク質と結合しない経口活性ACE阻害剤であるが、肝毒性を伴う可能性があり、これらの薬剤は、基礎的な肝疾患を有する患者において慎重に使用する必要がある。

カプトプリルは、ACEペプチジルジペプチダーゼ活性を阻害する強力かつ特異的な活性を有するスルフィドリル含有プロリンアナログである。また、カプトプリルは、腫瘍血管新生の阻害および抗腫瘍免疫の促進を介して抗腫瘍活性を有する可能性がある[26]。また、解析の結果、血糖恒常性に関与し、抗高血糖薬として糖尿病患者に使用されている薬剤も同定された。

ナテグリニド（表1）はフェニルアラニンの誘導体で、β島膵臓細胞のATP感受性カリウムチャネルに作用し、インスリン分泌を刺激する［27］。2型糖尿病の治療薬として使用されている。

ソタグリフォジン（表2）は、消化管（GI）に発現するナトリウム-グルコース共輸送体サブタイプ1（SGLT1）と腎臓に発現するSGLT2の経口阻害剤である［28］。我々の知る限りでは、この薬剤がACEまたはACE2に結合することはこれまで知られていなかった。

グルタチオンは、ACEと遺伝子発現疾患キャンセルの両方に結合することで予測されたもう一つの興味深い薬剤である。それは、嚢胞性線維症において気道クリアランスおよび肺機能の改善を実証している抗酸化物質である[29]。グルタチオンはまた、肺移植後に特定の化学療法剤を投与されている患者の補助薬として、またHIVとパーキンソン病の管理のためにも評価されているが、混合した結果となっている[30]。

フォスタマチニブ（R-406、表2）は、活性代謝物であるタマチニブに変換される脾臓チロシンキナーゼ（Syk）の経口阻害剤であり、慢性免疫性血小板減少性紫斑病の治療薬として承認されており、関節リウマチなどの他の自己免疫疾患でも評価されている[31]。

R-406はまた、B細胞受容体を含む古典的な免疫受容体の下流でのシグナル伝達を媒介する可能性があり、自己免疫疾患やB細胞血液悪性腫瘍の治療に有用である理由を説明している[32]。

IDN-6556とも呼ばれるエムリカサン（表2）は、カスパーゼ-3阻害剤として作用するチオールプロテアーゼであり、C型慢性肝炎などの肝疾患の治療のために米国FDAからオーファンドラッグステータスを取得しており、過剰な肝細胞のアポトーシスから保護する機能を持っている。

エムリカサンは、C型肝炎やその他のウイルス性および非ウイルス性の肝疾患患者において、肝アミノトランスフェラーゼを減少させることが示されている[33]。また、ジカウイルスが媒介するカスパーゼ3誘導に対する活性も示されており、試験管内試験（in vitro）では神経細胞のウイルス感染をブロックしている[34]。

エムリカサンの潜在的な抗ウイルス活性は、2016年のジカウイルス大発生後の薬物再利用スクリーニングで確認された[34]。

フォサムプレナビルが同定された（表2）が、これはHIV疾患の治療薬として承認されている抗レトロウイルス薬アムプレナビルのプロドラッグであり、プロテアーゼ阻害剤である。RNAウイルスに対する抗ウイルス活性が知られている薬剤は、コロナウイルスに対する評価に特に興味がある。

オルリスタット（表2）は、カルボキシルエステルであり、GIリパーゼの可逆的な阻害剤である[35]。オルリスタットは、最初にグラム陽性菌であるストレプトミセス・トキシトリッキーニから単離され、食事性脂肪の加水分解および吸収を阻害し、米国および英国で肥満の治療薬として承認された。

今回確認された薬剤のうち、抗凝固剤としての活性を有するのは、塩酸チロフィバン（表1）とアルガトロバン（表2）の2つである。チロフィバンは非ペプチドチロシン誘導体であり、プリンナー受容体である血小板糖タンパク質-IIB/IIAのアンタゴニストとして機能する[36]。この薬剤は血小板凝集を阻害し、急性冠症候群の治療に使用されており、虚血性脳卒中の管理のために研究されている[37]。

一方、アルガトロバンは、トロンビンを直接阻害する低分子であり、ヘパリン誘発性血小板減少症の管理に使用されている[38]。

ピペラシリン（表2）は、アンピシリン由来の広スペクトル半合成、β-ラクタム、ウレイドペニシリン系抗生物質である。ピペラシリンはグラム陰性菌に対して活性があり、最初は緑膿菌感染症の治療に使用され、その後、より複雑な感染症の適応症のための併用抗生物質の一部として使用された[39]。

アジスロマイシンなどのマクロライド系抗生物質が細菌のタンパク質合成を阻害するのとは対照的に、ピペラシリンは細菌の壁合成を阻害する。これらの薬剤は肺炎患者の管理に一般的に使用されているため、ACE2の調節における役割とCOVID-19感染症の管理における潜在的な役割を理解するために、両者ともさらなる研究が必要である。

そこで、COVID-19治療薬としての可能性を探索するために、当社のDisease Cancellation TechnologyをSARS-CoV動物モデルの遺伝子発現データに適用し、疾患関連シグナルを打ち消す遺伝子発現シグナルを誘導する能力によって化合物をランク付けした。

この遺伝子発現法では、グルタミンがコロナウイルスに関連した遺伝子発現の変化を逆転させるためのトップヒットとなった。

グルタチオンは、ACE2結合のためにFluencyによって高くランク付けされ、その前駆体であるグルタミンは、遺伝子発現DCTによって高くランク付けされ、両方がSARS-CoV-2に対する潜在的な利益を探求するためにさらなる試験に値することを示唆している。

グルタミンとグルタチオンの両方とも、以前にヘルペスウイルス（HSV）感染症に対する抗ウイルス活性が示されている[40]。

SARS-CoV-2に対する植物代謝物のスクリーニングと薬効解析：統合的計算科学的アプローチ

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7280834/

要旨

新型コロナウイルスの突然の発生は、その感染率と死亡率の高さから世界的な懸念を引き起こしている。広範な研究にもかかわらず、SARS-CoV-2感染症と闘うための特異的な薬剤やワクチンはまだ存在しない。そこで、本研究では、SARS-CoV-2に対する薬剤候補となる植物由来の活性化合物を、バーチャルスクリーニング法と様々な計算機解析を用いて評価することを目的とした。

合計 27 種類の植物代謝物を、SARS-CoV-2 のメインプロテアーゼ蛋白質（MPP）、Nsp9 RNA 結合蛋白質、スパイク受容体結合ドメイン、スパイク・エクトドメイン、HR2 ドメインに対して、分子ドッキング法を用いてスクリーニングした。

その結果、アジア酸、アビキュラリン、グアジャベリン、ウィットハフェリンの4つの代謝物は、すべての主要タンパク質との結合親和性が最大であり、最も低いグローバルな結合エネルギーの観点から、最大の結合親和性を示した。

 

各ウイルスタンパク質の重要な結合部位と薬物表面のホットスポットを明らかにした。さらに、上位候補化合物をADME（吸収、分布、代謝、排泄）分析に使用し、薬物プロファイルを調査した。その結果、いずれの化合物も薬物類似性を低下させるような望ましくない結果をもたらさないことが示唆された。

また，毒性パターンの分析から，これらの化合物による有意な腫瘍原性，変異原性，刺激性，生殖機能への影響は認められなかった。しかし、上位4候補の中では比較的毒性が高く、細胞毒性や免疫毒性が高かった。また、上位候補化合物の標的クラスの多くは酵素群（酸化還元酵素ヒドロラーゼ、ホスファターゼなど）に属していた。

また、薬剤類似性を予測した結果、アジア酸の構造類似体として承認されているものとして、SARS-CoV-1やMERSに使用されていたヒドロコルチゾン（DB00741）とDinoprost-tromethamine（DB01160）がDrugBankから見つかった。

さらに、他の2つの生物学的活性化合物であるムピロシン（DB00410）とシンバスタチン（DB00641）は、ウイルス感染症治療の選択肢の一つとなる可能性がある。

本研究は、SARS-CoV-2に対する有効な薬剤や予防策の開発への道を開く可能性がある。以上の結果から、本研究で得られた知見を実験的に検証するために、さらに生体内試験（in vivo）試験を実施することを強く推奨する。

はじめに

いくつかの科学研究者が、古代から薬としての薬効や治療に役立つ植物の有用性を報告している[21]。さまざまな植物部分の植物由来の活性化合物は、下痢、頭痛、炎症、細菌や真菌の感染症などの病気の治療に有用である。

先史時代から、多数の植物化学物質が存在するため、伝統的な人々は健康を悪化させる病気の治療目的でこれらの植物を利用していた[22]。

薬物抵抗性、重篤な副作用、有害な毒性プロファイル、複雑な薬物療法などを含む現代の治療法には、さまざまな制限がある。天然物は、全人的な健康管理の基礎を形成する可能性を秘めている[23]。

抗酸化物質の特性は、薬用植物が癌、アルツハイマー病、糖尿病、マラリア、心臓病などの生命を脅かす病気の治療に効果的であることを示している（表1）。

表1　研究に使用した植物の代謝物のリストと、それぞれのソースと活性

代謝物 クラス ソース 活性 参考文献

アリシン

S 含有化合物 Allium sativum Antimicrorial, antiviral Antioxidant, anti-cancer activity [25]

アンドログラフォリド

ジテルペノイド labdane Andrographis paniculata 抗酸化、抗炎症、抗がん剤 [26]

アピゲニン

フラボノイド 植物性・果実 癌、うつ病、糖尿病＆アルツハイマー病に効果あり、[27]

アジアン酸

アグリコン型五環式トリテルペノイド センテラ・アシアティカ 抗酸化作用、心保護作用、抗炎症作用、抗腫瘍作用、神経保護作用、抗菌作用 [28]

ケルセチン

Avicularin  quercetin-3-a-L アラビノフラノシド（フラボノイド） Psidium guyava, Lespedeza cuneata 抗炎症、抗酸化、肝保護活性 [29

カプサイシン

アルカロイド トウガラシ属 痒み止め、鎮痛、非ステロイド性抗炎症薬誘発性胃炎 [30]

チャビベトール

フェニルプロパノイド パイパーベット免疫調節作用、ラジカル消去作用 [31]

桂皮酸

芳香族カルボン酸 桂皮種 抗菌・抗真菌・抗マラリア・抗結核 [32]

クルクミン

ポリフェノール化合物 Curcuma longa 抗菌・抗炎症・抗ウイルス・抗酸化・抗関節炎・抗がん作用 [33]

オイゲノール

フェニルプロパノイド Ocimum tenuiflorum, Eugenia caryophyllata 抗菌、抗炎症、鎮痛、抗酸化 [34]

アルジュノン

フラボノイド類 Terminalia arjuna アルジュノンやその他の化合物は、抗酸化作用、抗動脈硬化作用、抗炎症作用、抗がん作用などの役割を持っている [35] 。

ガランギン

フラボノール ハチミツ、アルピニア・オフィシナラム、プロポリス 抗がん、抗変異原性、抗酸化、ラジカル消去作用など [36]

ゲンチジン酸

フェノール酸 ゲンチアナ、シトラス、H. rosa-sinensis.

O. europaea, S. indicum

抗酸化作用、神経保護作用、抗炎症作用、肝保護作用、抗菌作用 [37]

Guajaverin

フラボノイド Psidium guyava 抗プラーク活性 [38]

カエンフェロール

フラボノイド アグリコン 植物・果実 抗炎症作用、抗酸化作用、抗菌作用、抗腫瘍作用、心保護作用、抗糖尿病作用 [39]

ルテオリン

フラボノイド ニンジン、セロリ・ピーマン、オリーブ・ペパーミント 抗がん剤、抗酸化剤、抗菌剤、抗炎症剤、活性[40]

m-クマリン酸

フェノール酸 Solanum nigrum 薬理活性における役割【41

ピペリン酸

アルカロイド Piper nigrum 機能不明 [42]

ピペリン

アルカロイド Piper spp. 抗がん剤、抗菌剤、抗マラリア剤 [42]

ケルセチン

フラボノイド 多様な植物種 抗酸化、心血管、抗ウイルス、抗炎症、抗がん、抗菌 [43]

Swertiamarin

セコイリドイド配糖体 Swertia chirata 抗関節炎、抗糖尿病薬 心身保護、抗がん剤、抗肝炎、抗菌、抗動脈硬化症 [44]

Swertinin

セコイリドイド配糖体 Swertia chirata 薬理活性における役割【45

チモキノン

モノテルペン ニゲラ・サティバ 抗酸化・抗炎症作用、抗微生物、抗関節炎、抗がん作用 [46]

Vincamine

アルカロイド Catharanthus roseus, Vinca minor 脳障害、抗潰瘍活性、脳血管障害 [47]

ビテキシン

アピゲニン フラボングルコシド クラタエグス種 抗炎症作用、抗酸化作用、抗がん作用、抗ウイルス作用 [48]

Withaferin

ステロイド性ラクトン Withania somnifera 抗がん作用、適応原性、抗ストレス、免疫調節、抗炎症、抗腫瘍、心保護、神経保護活性。[49]

ジンジベレン

92776 イソプレノイド ジンジベルオフィシナール 抗潰瘍作用、抗菌作用、殺虫作用[50]

議論

本研究では、SARS-CoV-2のメインプロテアーゼ（6W63, 6LU7）、Nsp9（非構造タンパク質-9）RNA結合タンパク質（6W4B）、スパイク受容体結合ドメイン（6M0J）、スパイクエクトドメイン（6VYB）、およびHR2ドメイン（6LVN）に対して、分子ドッキング法を用いて、いくつかの天然代謝物をスクリーニングした［[84], [85], [86]］。

コロナウイルスのポリタンパク質は、プロテアーゼによって切断され、成熟した非構造タンパク質（Nsp）に変換される[87]。複製複合体の構成要素と考えられるNsp9は、RNA結合活性を持つ可能性がある。ウイルスの複製複合体はしばしば膜に関連しており、Nsp9はこのような場合に役立つ。

一方、コロナウイルスの宿主細胞への侵入は、ウイルス表面から突出したホモトリマーを形成する膜貫通型スパイク糖タンパク質によって媒介される。Sタンパク質は、宿主細胞の受容体への結合（S1）と、ウイルス膜と細胞膜の融合（S）を担う2つの機能的サブユニットから構成されている。

受容体結合サブユニットが受容体に結合した後、膜融合サブユニットのHR1およびHR2ドメインは互いに相互作用して6つのらせん束を形成し、この構造変化は融合ペプチドの緊密なアポジショニングをもたらし、ウイルス-細胞膜融合を導く[88]。このように、これらのタンパク質はすべて、SARS-CoV-2の魅力的な薬理学的標的である。

 

その結果、シア脂はSARS-CoV-2のメインプロテアーゼ（-53.05 kcal/mol）、Nsp9 RNA結合タンパク質（-50.04 kcal/mol）およびスパイクエクトドメイン（60.68 kcal/mol）と最も高い結合親和性を有することが明らかになった（図2および表2）。

驚くべきことに、4つの代謝物、すなわち、アジア酸、アビキュラリン、グアジャベリンおよびウィットハフェリンは、それぞれの6つの高分子に対して最高のスコアを獲得し、最小のグローバルな結合エネルギーで結合した（表2および補足ファイル1）。

最上位候補のスコアは、本研究で使用したポジティブコントロールであるαケトアミド（表2）に近いか、場合によってはそれ以下であった。

アジア酸（Centella asiatica由来のトリテルペノイド誘導体）は、以前にグルタミン酸またはb-アミロイドによって誘導される神経毒性に対して抗酸化性、抗炎症性、および保護特性を示した[89]。また、Bianらは、アジア酸の阻害活性とTGF-β/スマッド経路を遮断することによる線維増殖性障害（ケロイド）に対する効果を報告している[90]。

 

ウィザノライドはステロイドの酸化によりウィザニアソムニフェラから生成される天然由来の二次代謝物であり、抗炎症作用、抗がん作用、適応作用、抗酸化作用などの薬効を有する[91]。このグループのステロイドラクトンであるウィタフェリンは、HIV-1のLTR転写やウイルス複製を抑制し、単純ヘルペスウイルスを抑制する重要な機能を持っている[92,93]。また、抗炎症作用を有し、Aβ神経毒性に対しても神経保護活性を示す[94,95]。

分子ドッキングおよびシミュレーション研究により、H1N1インフルエンザウイルスのノイラミニダーゼを減衰させるウィットハフェリンの重要な機能が明らかになった[96]。

 

グァジャベリン（ケルセチン-3-アラビノピラノシド）およびアビキュラリン（ケルセチン-3-O-α-L-アラビノフラノシド）は、グアバ葉の主要な生理活性成分であり、血糖降下作用および遊離脂肪酸放出抑制能を有する[97]。以前、グァジャベリンの抗プラーク活性は、ストレプ菌の増殖に対するその微生物学的活性に起因していた[38]。

 

植物のフラボノイドであるアビキュラリンは、病原体に対する抗炎症作用や抗感染作用など、多様な薬理学的性質を示していた[98,99]。Leeらは、Lespedeza cuneata由来のアビキュラリンの有効な抗酸化力を報告している[100]。

また、Lespedeza cuneata の空中部から抽出されたアビキュラリンの肝保護作用は、HepG2 細胞の t-BHP による病変に対しても確認されている[101]。また、LPS刺激による炎症性メディエーターやサイトカインの過剰産生を介して、ERKシグナル伝達経路の活性化を抑制することが示唆されている[98]。

アビキュラリンは炎症反応を抑制し、MEK/NF-κB パスウェイの活性化を阻害することでヒト RA 滑膜細胞をアポトーシスさせ、関節リウマチ（RA）を予防する可能性がある[102]。

 

本研究では、トップドラッグ候補のSARS-CoV-2キータンパク質との分子間相互作用を明らかにした（図2、33および表2）。各リガンドの結合部位は、SARS-CoV-2メインプロテアーゼタンパク質の触媒ドメインを占めていた[103]。

共通の結合残基のうち、His41とCys145は触媒ダイアドを形成し、基質認識部位として機能している[103,104]。これらの候補は、Met49, Gly143, Cys145, Met165, Pro168, Ala191を含むいくつかの疎水性アミノ酸残基が比較的疎水性の環境を構成しているMPPの活性ポケットによく適合しており、MPPの構造を安定化させるのに役立つと考えられている[104]。

Nsp9タンパク質の重要な結合部位（39-73領域）は、正に帯電したグリシンを多く含むβループで特徴づけられており、RNAの結合に関与していることが提案されている[105]。さらに、我々はSARS-CoV-2スパイクタンパク質の3つの異なるドメインを標的としたが、これらはすべてウイルスの宿主細胞への侵入機構に必須の役割を果たしている[106]。

 

この調査は、SARS-CoV-2に対して現在試験中の治験薬の主要な薬物標的ホットスポットと薬効化学を解明するのに役立つかもしれない。ADMEデータは、実験的に測定されたものであれ、計算で予測されたものであれ、薬物が最終的にどのように治療されるか、あるいは体内でどのように受け入れられるかについての重要な洞察を提供する。

したがって、リード薬が試験管内試験（in vitro）で驚異的な有効性を示すことがあっても、ADMEの結果が悪ければ、しばしば必ず開発が中止されることになる[107]。

計算手法は、潜在的なADMEおよび毒性の問題を予測し、動物実験を伴う実験の数を減らす上で重要な役割を果たしている。

したがって、最上位の薬物候補を ADME 解析に採用し、その薬物プロファイルを調査した。しかし、いずれの代謝物も、その薬物類似性を低下させるような望ましくない結果を示さなかった。SARS-CoV-2は神経疾患ではなく、重篤な急性呼吸器疾患として現れる[108]。

したがって、SARS-CoV-2に対する有効な分子であるためには、血液脳関門（BBB）を透過する必要はない。しかし、上位の薬剤候補の中にはBBB透過剤は見当たらなかった。

 

上位候補薬の標的クラスの多くは、酵素（オキシドレダクターゼ、ヒドロラーゼ、ホスファターゼ、リアーゼなど）のカテゴリーに属していた（表5）。したがって、SARS-CoV-2の主要なプロテアーゼ蛋白質（蛋白質ヒドロラーゼ）は、これらの天然代謝物の特異的な標的となり得る。

グァジャベリンとアビキュラリンは、その化学構造にグリコシド置換基を持つケルセチンの2つの異性体および誘導体である[109,110]。

構造、化学式、モル質量、および他の物理化学的パラメータ（表3）の点で、これら2つの極性化合物の間に有意な類似性があることが、これら2つのフラボノイドが同じ標的をカバーすることに関与している可能性がある（表5）。

 

薬物不純物の毒性は、その構造と密接に関係している。欧米では、コンピュータによる毒性予測に構造活性関係（SAR）が広く用いられている[111]。

本研究での毒性予測結果では、候補化合物による腫瘍性、変異原性、刺激性、生殖機能への影響はほとんど見られなかったが、上位4化合物の中では比較的毒性が高いことが明らかになった。

また、薬効があるにもかかわらず、試験管内試験（in vitro） および 生体内試験（in vivo） モデルで細胞増殖を抑制し、アポトーシスを誘導する能力が報告されている [112,113] [114,115]。また、用量依存性の毒性や、肝酵素の上昇、発疹、発熱などの副作用が観察されている[115,116]。

 

我々の研究では、計算機的な検討により、ハフェリンの肝毒性と細胞毒性の性質も明らかにした。しかし、薬物類似性予測により、ウィットハフェリンの構造的類似体であるムピロシン（DB00410）とシンバスタチン（DB00641）が同定され、これらの類似体が代替品となる可能性があり、生体内試験（in vivo）での検討が必要となった。

また、シア脂酸を用いたリガンドベースのバーチャルスクリーニングにより、他の2つの生理活性化合物、Hydrocortisone (DB00741)とDinoprost-tromethamine (DB01160)がDrugBankから予測された。

興味深いことに、Hydrocortisoneというコルチゾンベースの薬剤は、以前にSARS-CoV-1やMERSの発生時に使用されたことがある[117]。

一方、ジオスミンは補助薬として使用されており、様々な天然植物に含まれている[118]。

 

ミリセチンは、抗酸化性、プロオキシダント性を有することを特徴としながら、RLVやHIVウイルスの逆転写酵素を阻害する可能性を示した。また、強力な抗がん原および抗変異原でもある[119]。

今回の研究で最も重要な発見は、ダウンストリーム分子（ウイルス感染性の重要な因子）をブロックすることができ、過剰なサイトカイン放出の防止を通じて重症インフルエンザや肺炎をコントロールできるシンバスタチンである[120]。

この結果から、これらの化合物はいずれもSARS-CoV-2に対する潜在的な薬剤候補となり得ることが示唆された。

この研究は、将来的にSARS-CoV-2に対する有効な薬剤や予防法の開発に道を開く可能性がある。

おわりに

これらの結果から、アジア酸、アビキュラリン、グアジャベリンがSARS-CoV-2関連感染症の治療薬の選択肢となる可能性が示唆された。

さらに、DrugBankの2つの生物学的に活性な構造アナログであるHydrocortisoneとSimvastainがSARS-CoV-2感染症に有効である可能性が示唆された。

しかし、SARS-CoV-2の治験薬はすべて世界保健機関（WHO）の厳しい規制を受けている。今回の結果を受けて、本試験の結果を実験的に検証するためにも、生体内試験（in vivo）試験を実施することを強くお勧めする。

ドッキングベースのバーチャルスクリーニングと薬物動態学的アプローチを用いたエンベロープ形成とビ リオンアセンブリに関与するタンパク質を標的としたSARS-CoV-2に対する潜在的な阻害剤の同定

www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1567134820302823

ハイライト

・本研究では、エンベロープ形成、ウイルスの集合、病原体形成に関与するSARS-CoV-2の構造タンパク質に対する潜在的な分子を同定することを目的とした。

・文献調査やCOACHメタサーバー、CASTpサーバー、HotSpot Wizard 3.0サーバーなどの異なるポケット結合部位認識ウェブサーバーを用いて、結合部位の残基を予測した。

・SARS-CoV-2に対して最も効果的な薬剤を特定するために、548種類の抗ウイルス化合物（天然および合成）のユニークなコレクションが選択された。

・バイオフラボノイドであるルチンと抗生物質であるドキシサイクリンがSARS-CoV-2エンベロープ（E）タンパク質を最も強力に阻害することが明らかになった。カフェイン酸とフェルラ酸はSARS-CoV-2膜（M）タンパク質を阻害し，抗ウイルス剤のシメプレビルとグラゾプレビルはヌクレオカプシド（N）タンパク質に高い結合親和性を示した。

・本研究で同定されたリガンド（ルチン、ドキシサイクリン、カフェイン酸、フェルラ酸、シメプレビル、グラゾプレビル）は、優れた薬物動態を示し、SARS-CoV-2を標的とする可能性があると考えられる。

・E, M, Nタンパク質のタンパク質-リガンド複合体は、MDシミュレーション期間を通して安定であった。

要旨

WHOはCOVID-19の発生を国際的に懸念される公衆衛生上の緊急事態と宣言した。新たな症例が増え続けていることから、特定の抗COVID-19薬が緊急に必要とされている。感染性ウイルス粒子は、膜、エンベロープ、ヌクレオカプシドの3つの構造タンパク質が組み立てと形成に重要な役割を果たしており、これらのタンパク質は、感染性ウイルス粒子の形成に重要な役割を果たしている。

したがって、本研究では、SARS-CoV-2構造タンパク質を標的とする548種類の抗ウイルス化合物（天然および合成抗ウイルス化合物）のユニークなコレクションから、潜在的な薬剤候補を同定することを目的とした。

その結果、SARS-CoV-2構造タンパク質とリガンドとの結合親和性を明らかにするために、高度な分子ドッキング解析を行い、薬物-タンパク質相互作用の安定性を高度なシミュレーション研究で解析した。本研究では、バイオフラボノイドであるルチンと抗生物質であるドキシサイクリンがSARS-CoV-2エンベロープ蛋白質の最も強力な阻害剤であることを明らかにした。

また，カフェイン酸とフェルラ酸はSARS-CoV-2膜タンパク質を阻害し，抗ウイルス剤のシメプレビルとグラゾプレビルはヌクレオカプシドタンパク質に高い結合親和性を示した。

これらの化合物はいずれも優れた薬物動態、吸収、代謝、毒性、バイオアベイラビリティーを示しただけでなく、MDシミュレーション中もタンパク質の活性部位で安定化されたままであった。以上のことから、これらのリード化合物は、エンベロープ形成、ウイルスの集合、ウイルスの病原性を阻害することにより、SARS-CoV-2に対する有効な薬剤開発のための分子として機能する可能性があると考えられる。

ティノスポラ・コーディフォリア（グドゥッチ）

SARS-CoV-2に対する阻害活性について のティノスポラ・コーディフォリアの植物化学化合物のスクリーニング：インシリコ研究

アシュワガンダ

COVID-19　アシュワガンダ

ウィザフェリンA：COVID-19感染症の治療薬候補 Withaferin A: a potential therapeutic agent against COVID-19 infection 要旨 新型コロナウイルス病2019（COVID-19）の発生と継続的な蔓延は、全世界

alzhacker.com

2020/07/22

新規コロナウイルスに対する海洋資源からの生理活性化合物（2019-nCoV）：コロナウイルス薬のin silico研究

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32643410/

ブラッククミン／ブラックシードオイル（ナイジェラサティバ）

www.eurekaselect.com/183676/article

分子シュミレーション研究では、ブラッククミン（ニゲラサティバ、ナイジェラサティバ）に含まれる主要成分チモキノンが、SARS CoV2プロテアーゼに対して阻害活性を有する可能性があることを示している。 チモキノンの呼吸器疾患に対する抗ウイルス活性と有益な効果は以前に実証されている。

 

アーユルヴェーダ天然産物スクリーニング研究

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32656311/

クルクミン及びニンビンはスパイク糖タンパク質（MolDockスコア-141.36及び-148.621 kcal/mole）及びACE2受容体（MolDockスコア-142.647及び-140.108 kcal/mole）との相互作用が他の天然物及び対照と比較して最も高いことが示唆された。

また、薬物動態データから、選択されたすべての天然物は、より優れた薬理学的特性（低分子量、リピンスキールールオブ5に違反しない、良好な吸収プロファイル、経口バイオアベイラビリティー、良好な血液脳関門浸透性、および低毒性リスク）を有していることが示された。

クルクミン、ニンビン、ウィザフェリンA（アシュワガンダ）、ピペリン、マンギフェリン、テバイン、ベルベリン、アンドログラフォリドは、SARS-CoV-2のスパイク糖タンパク質やACE2受容体との結合親和性が高く、ウイルスの宿主細胞への付着を抑制する治療薬や予防薬として有用である可能性があることを示した。

しかし、レスベラトロール、ケルセチン、ルテオリン、ナリンゲニン、ジンジベレン、ガロン酸などの他の天然物は、ACE2受容体のみに有意な結合親和性を有しているため、ACE2を介したSARS-CoV-2のウイルス付着抑制剤として使用することができる可能性がある。

ザクロ、

www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/07391102.2020.1794970

スクリーニングされた 30 種類の天然二次代謝物のうち、最も高い結合親和性を示す上位 4 つのリードは、MM-GB/SA dG 結合エネルギーを再スコア化し、それらのドッキングポーズを予測した (Guimarães & Cardozo, 2008)。これら4つの天然二次代謝物はすべて、SARS-CoV-2 MproとヒトACE2の活性部位ポケットに完全に適合することがわかった。相互作用の解析から、Mproの活性部位は極性を持ち、極性官能基を持つリガンドと良好な結合エネルギーを示すことが推察される。

上位4つのリードはすべて、対応するドッキングスコア、MM-GB/SA dG結合エネルギー、および両方のターゲットの薬物動態記述子とともに表1に示されている。SARS-CoV-2のMproについても、N3と同様に、スクリーニングされたリードは、SARS-CoV-2のMproのドメインIとIIの間のクレフトに存在する残基と多重H結合を介して結合した。結合相互作用に関与する重要な残基は、主鎖のGLN166, HIS163, THR190, CYS145, GLN189がH結合を介して結合し、疎水性ポケットのH41がπスタッキング相互作用を介して結合していることがわかった。

ザクロ（アントシアニン）

デルフィニジン3,5-ジグルコシドは、主にザクロに多く含まれるアントシアニンである。アントシアニジン単位がC5位にO-グリコシドで糖鎖部位に連結されたフェノール化合物である。このアントシアニジンが大腸がんや線維肉腫がんに対する抗がん剤としての治療効果があるとの報告はほとんどない。そのうちの1つは、HCT 116およびHT-29ヒト結腸癌細胞を有意に阻害したことを報告している（Mazewski et al 2019）。別の研究では、デルフィニジン-3,5-グルコシドは、他のアントシアニン（ガロン酸、デルフィニジンおよびペラルゴニジン-3-グルコシド）との組み合わせで細胞毒性を示した（Filipiak et al 2014）。

現在のin silico分析では、両方のターゲットであるMproとACE2に対して最高の結合親和性を示した。ドッキングスコアはMproで-12.2Kcal/mol、ACE2で-13.6Kcal/molであり、MM-GBSAのdG結合エネルギーはそれぞれ-74Kcal/molと-79.47Kcal/molであり、両標的に対するリガンドの中では最も低い値であることがわかった。

第二のリード化合物は、Verbena officinalis L（クマツヅラ）（Rehecho et al 2011）、Buddleja madagascariensis Lam（Emam et al 1998）、Plantago asiatica L、Scutellaria immaculate（Yuldashev、2002）、Plantago asiatica LおよびPolygonum odoratum（Okonogi et al 2016）のような植物から単離されたフラボノイド配糖体、Scutellarein 7-glucosideである。生物学的にスクテラレイン7-グルコシドは、Okonogiら（2016）によって報告されたように、IL-6およびTNF-α産生を減少させることによって抗炎症活性を示す。Goranらによって報告された別の研究では、植物のミトコンドリア内部でのATP形成を阻害することによって、そこにあるインドール-3-酢酸オキシダーゼに対してその一定の阻害活性を示す（Stenlid, 1976）。

これらの特性に加えて、Rehechoら（2011）はフリーラジカル消去活性を示すことを報告している。MproとACE2に対するスクテラレイン7-グルコシドの結合親和性ドッキングスコアは-9.3 Kcal/molと-10.6 Kcal/molである。MM-GBSAのdG結合エネルギーは-68.55 Kcal/molと-59.1 Kcal/molであった。Mproでは、糖部分のすべての水酸基が触媒部位の主要残基であるCYS145, His163, GLU166とのH結合に関与している。さらに、フェニル環の水酸基も水素結合を介してS4サブユニットのGLN192残基と相互作用し、スクテラレイン7-グルコシドのMproへの結合をさらに確実にしている（図3(ii)）。

ACE2酵素の場合は、糖部分のヒドロキシルがGLU375、HIE345およびHIE505と複数の水素結合を形成することによってスクテラレイン7-グルコシドをロックしていたが、ACE2酵素の場合は、糖部分のヒドロキシルがGLU375、HIE345およびHIE505と複数の水素結合を形成することによってスクテラレイン7-グルコシドをロックしていることがわかった。HIE345のフェニル環とπ-πのスタッキング相互作用を行うことが示された。また、クロモン核のカルボニル酸素および水酸基は、THR371およびASH368と水素結合相互作用を示していた（図4(ii)）。

アビクラリン

アビクラリンは、Polygonum aviculare（ミチヤナギ）、Rhododendron aureum（キバナシャクナゲ）、Taxillus kaempferi（マツグミ） (Fukunaga et al 1989; Zhang et al 1989)から単離されたフラボノイドである。

ケルセチンの誘導体であり、抗癌性、抗炎症性、抗酸化性、抗アレルギー性などの生物学的特性を有する。Van Anh Voらは、RAW 264.7マクロファージ細胞におけるERKシグナル伝達経路のLPS誘導抑制によるアビキュラリンの抗炎症活性を実証した（Determination of Avicularin in Polygonum Aviculare L. by Square Wave Polarography. – PubMed – NCBI, n.d.)。アビキュラリンは、BaxおよびBak発現を増強することにより、試験管内試験（in vitro）および生体内試験（in vivo）試験で薬剤耐性胃癌細胞におけるシスプラチンの感受性を上昇させた（Guo et al 2018）。

別の研究では、アビクラリンは、3T3-L1細胞におけるGLUT4発現のC/EBPα媒介活性化を抑制することで、細胞内脂質蓄積を抑制した（Fujimori & Shibano, 2013）。今回の計算解析では、Mproとの親和性が高く、ドッキングスコアは-9.6 Kcal/mol、MM-GBSA dG結合エネルギーは-66.6 Kcal/molであることが示された。

デルフィニジン3,5-ジグルコシドやスクテラレイン7-グルコシドと同様に、アビキュラリンのα-L-アラビノフラノシー部位は、水素結合を介して触媒部位の主要残基（CYS145とGLU166）との相互作用に主に関与している。さらに結合親和性を高めるために、ベンゼン環は疎水性サブサイトのHIE41とπ-πスタッキングを形成している。

また、クロモン核の水酸基とベンゼン環の水酸基がそれぞれ水素結合を介してTHR190とHIS164, CYS145と相互作用し、活性部位へのフィット性を高めていることがわかった（図3(iii)）。一方、アビキュラリンは MM-GBSA dG 結合エネルギーが-44.50 Kcal/mol と、ACE2 酵素のトップリードの中で最も高い値を示した。また、α-L-アラビノフラノシー部位とフェニル環のヒドロキシル基は、ドメインIの残基GLU406, THR445, ASP367, ASH368と結合していることが明らかになった。主核のカルボニル基は、水素結合を介してARG518と結合していることがわかった（図4(iii)）。

臨床評価の対象となるためには、薬物の薬物動態プロファイルが重要な役割を果たしている。ADMEの計算結果に基づいて、調査されたすべてのリードは低いバイオアベイラビリティースコアを持っている。バイオアベイラビリティースコア（ABS）は、5のLipinskiのルールに合格または違反するかどうかに依存する。生物学的pHでは、化合物は、それがABS 0.55と5のLipinskiのルールに合格した場合にのみ、ラットで>10%のバイオアベイラビリティ（F）を持っていると予想される（すなわち、ラットでF > 10%の55%のチャンス）。しかし、それが失敗した場合、ABSは0.17、すなわち17%の確率でラットでのバイオアベイラビリティーが10%を超えることになる(Martin, 2005)。ABS-0.17のデルフィニジン3,5-ジグルコシド（アントシアニン）では、胃腸管（GIT）を介したバイオアベイラビリティーは非常に低いと報告されている。McGhie and Walton (2007)によって報告された研究では、

動物およびヒトでは、低レベルのアントシアニンは循環で吸収され、尿中に排泄されるが、高レベルのアントシアニンは消化管(GI)管で見られると結論づけられている。Paulら（2018）による別の調査では、粗抽出物の形態のアントシアニンは、カプセル化されたスプレー乾燥製剤と比較して、バイオアベイラビリティが低いことが示唆されている。デルフィニジン3,5-ジグルコシドと同様に、グリコシド系フラボノイドである次の2つのリード（スクテラレイン7-グルコシド、アビキュラリン）もまた、許容可能な水溶性限界を有するより少ないバイオアベイラビリティを有する。

グリコシド系フラボノイドは、GITを介した透過性が低い(Arts et al 2004)。Hollmanらは、フラボノイドのアグリコン部分のみが腸管膜を通過し、グリコン部分の大部分は、<0.5～9時間の間にピーク濃度（Tmax）に達するまでの時間をかけてGITで消化されることを報告している（Walle, 2004）。3,5-Di-O-galloylshikimic acid (galotanin with quinic acid core)の推定log S値は、それが極性官能基の存在のために許容可能な水溶性を持っていることを示唆しているが、そのバイオアベイラビリティースコアはわずか0.11である。

ドッキングおよびADME分析から、糖鎖および他の極性基がMpro/ACE2への高い結合親和性と低い経口バイオアベイラビリティの両方の原因であることが明らかになった。

緑茶カテキン

MproおよびACE2と結合することが報告されている他の天然化合物の中で、エピガロカテキンガレート（EGCG）（Khaerunnisa et al 2020;Lalit & Vyomesh、2020;Mittal et al 2020）およびテアフラビン-3,3-ジガレート（Manish、2020）もまた、MproおよびACE2と非常に良好な結合性を示したが、経口バイオアベイラビリティが低い（ABS-0.17）（図6）。

具体的には、EGCGは大腸で大腸微生物叢によって分解されることが報告されている。吸収された EGCG の一部は、肝臓の細胞質カテコール-O-メチルトランスフェラーゼによって触媒される急速なメチル化を受ける可能性があり、これが親水性を低下させる（Mereles & Hunstein, 2011）が、Mpro 阻害の原因となる重要な特徴であることがわかっている。

したがって、SARS-CoVsに対する治療効果が期待できる天然分子の大部分は、経口ルートに関連する分解と代謝をバイパスするために、それらのネイティブフォームで肺に送達される効果的な方法を必要とする。

結論

様々な国の伝統的な医薬品は、いくつかの伝染病や風土病の治療に成功してきた歴史を持っている。高度な創薬ツールが整備されているため、これらの天然薬の有効成分をスクリーニングして抗ウイルス剤として利用することが可能となっている。我々は、(1)すべてのSARSコロナウイルスにおけるウイルス複製に必要なポリプロテインの翻訳後処理を担当する保存された触媒的切断部位を持つウイルスメインプロテアーゼMproと、(2)ウイルス粒子の宿主細胞への侵入を担当する主な受容体ACE2との二重結合の可能性について、選択された天然の二次代謝物をスクリーニングすることによって、このアプローチを探ろうと試みました。

上位4種のリード化合物であるデルフィニジン3,5-ジグルコシド、スクテラレイン7-グルコシド、アビキュラリン、3,5-Di-O-ガリルシキミ酸は、MM-GBSAのエネルギーでそれぞれ-74.0 Kcal/mol、-79.5 Kcal/molまでのMproとACE2に良好な結合親和性を示した。しかし、理論的なバイオアベイラビリティースコア(ABS)は0.11または0.17であり、経口投与では効果がない。

また、ザクロ果汁の赤色色素形成に関与するアントシアニンであるデルフィニジン3,5-ジグルコシドのような潜在的な天然リードは経口摂取されている。しかし、これらのリード化合物のウイルス抑制効果は、経口でのバイオアベイラビリティーが低いために大きく制限されている。このボトルネックを克服するために、これらの分子は、GITの分解および第一通過代謝に耐えるように設計されているか、またはその部位特異的な肺送達に向けてナノ/マイクロ粒子にカプセル化されている。