С появлением продолжающейся пандемии коронавирусного заболевания 2019 (COVID-19), вызванной тяжелым острым респираторным синдромом, коронавирусом 2 (SARS-CoV-2), был начат лихорадочный поиск эффективных и безопасных противовирусных препаратов. В отсутствие каких-либо серьезных успехов вакцины стали преобладающим средством борьбы с пандемией во всем мире.

В новой обзорной статье, опубликованной в журнале Antibiotics сообщается о наличии большого количества биоактивных соединений в микроводорослях, которые нацелены на химические структуры, присутствующие только в их структуре.

Справочная информация

Морские водоросли уже вносят почти десятую часть биомедицинских молекул, в отношении некоторых из которых ученые полностью зависят от этих микроклеточных организмов. Во-вторых, микроводоросли обильно размножаются при низких затратах энергии, производя при этом большое количество лекарственных соединений.

Микроводоросли продуцируют множество таких химических веществ, таких как углеводсвязывающие белки, называемые лектинами, которые напрямую связываются с вирусными гликопротеинами, добавленными посттрансляционно через специфически ориентированный домен распознавания углеводов (CRD); полисахариды с сульфатными группами и кислые полисахариды; пигменты; пептиды и белки; флавоноиды и полифенолы; и гликолипиды.

Типы противовирусных соединений

Цианобактериальные лектины включают агглютинин OAA, циановирин-N (CV-N), лектин Microcystis Viridis (MVL), микровирин и сцитовирин таких видов, как Oscillatoria agardhii штамм NIES900-204, штамм NIES900-204] Nostoc ellipsosporum и Microcystis aeruginosa PCC7806. Они подавляют ряд вирусов, таких как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) 1 и 2, вирус гепатита С (HCV), вирус геморрагической лихорадки ZEBOV, вирусы гриппа A, B и вирус простого герпеса (HSV).

Полисахариды продуцируются хорошо известными микроводорослями Спирулина и Порфиридий . Сульфатные полисахариды могут занимать сайты прикрепления вируса на вирусной оболочке через отрицательный заряд сульфатной группы, которая связывается с положительными зарядами на оболочке, создавая необратимый комплекс.

Другие многообещающие сульфат-полисахариды из Spirulina включают кальций-спирулан (Ca-SP), который активен против ВИЧ1 и HSV, а также цитомегаловирус (CMV), вирус паротита и вирус гриппа. Порфиридий красный, а другой зеленый. Первый имеет оболочку, богатую сульфатными полисахаридами, которые подавляют рост опухолей, бактерий и вирусов.

Varicella zoster (HH3), вирус лейкемии мышей и HSV также ингибируются видами Porphyridium . Другие микроводоросли продуцируют сульфатные полисахариды, которые ингибируют пикорнавирусы (вызывающие различные состояния, от миокардита и энцефалита, неврологических и репродуктивных заболеваний до диабета) и вирусы парагриппа, ответственные за тяжелые респираторные заболевания у детей, а также вирусы ВИЧ, HSV и паротита.

Хорошо известный кислый полисахарид из этого класса организмов включает Ностофлан из вида Nostoc высокоактивный против ВПГ, подавляя синтез гликопротеина вирусной оболочки.

Пигменты микроводорослей, такие как феопорбид и каротиноиды, широко используются в биомедицине. Они могут препятствовать проникновению вируса, а также оказывать поствирусное воздействие.

Каротиноиды подавляют цитокиновый шторм

Каротиноиды, в частности, могут противодействовать цитокиновому шторму, связанному с тяжелой формой COVID-19, путем ингибирования чрезмерного производства противовирусных реактивных форм кислорода (АФК) и реактивных азотно-кислородных (РНС). Хотя они полезны для снижения репликации вирусов, они также активируют ядерный фактор транскрипции-KB (NF-KB), индуцируя путь воспаления JAK / STAT.

Поскольку цитокиновый шторм также вызывает опасный для жизни острый респираторный дистресс-синдром (ARDS) и острое повреждение легких (ALI), связанное с поражением многих органов, каротиноиды могут иметь еще большую полезность, помимо их прямого воздействия на вирус.

Другие пигменты с антиоксидантной и противовирусной активностью включают фикобилипротеины и астаксантин. Последний, как сообщается, снижает как ОРДС, так и АЛИ.

Некоторые микроводоросли продуцируют пептиды, проявляющие противовирусную активность в аквакультуре и тутовых шелкопрядах. Флавоноиды обладают сильной противовирусной активностью, например мареннин, голубовато-серый пигмент из Haslea ostrearia активный против ВИЧ и HSV. Его можно производить в биореакторе и использовать в пищевых продуктах, красителях и косметике. Это

Гликолипиды также продуцируются микроводорослями, и некоторые из них проявляют сильные вирулицидные эффекты против HSV2 и ВИЧ с использованием различных механизмов действия, таких как ингибирование ДНК-полимеразы или повреждение оболочки вируса для стимуляции лизиса вируса.

Возможности производства вакцины

Помимо соединений микроводорослей, они обладают способностью действовать как векторы, экспрессирующие двухцепочечную РНК в вирусах, и, таким образом, вмешиваться в вирусную мРНК, подавляя репликацию вируса. Одним из примеров является зеленая микроводоросль Chlamydomonas reinhardtii используемая против вируса креветок, вируса желтой головы.

Другие вакцины могут быть созданы с использованием биоинженерии микроводорослей.

Пищевые добавки с активностью против SARS-CoV-2

Добавки с микроводорослями можно использовать в рационе для противодействия инфекции SARS-CoV-2. Спирулина, уже известная своей высокой пищевой ценностью, также активирует иммунную систему благодаря липопротеинам типа Брауна, которые запускают Toll-подобные рецепторы. Богатая спирулиной диета может помочь в борьбе с ВИЧ-инфекцией, что может быть связано с более низкой заболеваемостью ВИЧ-инфекцией в некоторых частях мира, включая Азию, где спирулина потребляется в больших количествах.

Спирулина улучшает количество лейкоцитов. Его жирные кислоты обычно связаны с большим количеством иммунных клеток и могут также способствовать разрушению липидной мембраны и оболочки вируса.

Кроме того, спирулина повышает чувствительность к инсулину из-за антиоксидантного действия фикобилипротеинов, регулируя, таким образом, интерлейкин-6, медиатор передачи сигналов инсулина, и повышая активность липопротеинлипазы, что обычно является аномальным у этих пациентов. Более того, это может предотвратить побочные эффекты после вакцинации. Наконец, в нем высокое содержание антиоксидантов.

Диета, богатая астаксантином, также может помочь модулировать высвобождение цитокинов и улучшить результаты при инфекции SARS-CoV-2. Повышенная иммунная активность, особенно увеличение лимфоцитов, также наблюдается с этим питательным веществом и имеет отношение к этой инфекции, обычно характеризующейся лимфопенией.

Диета, обогащенная хлореллой и Hematococcus pluvialis также может помочь предотвратить тяжелую симптоматику COVID-19. Chlamydomonas reinhardtii также улучшает здоровье кишечника за счет своих фенольных соединений, что опять-таки приносит пользу пациентам с COVID-19, у которых часто наблюдается измененный микробиом кишечника.

Другие продукты из микроводорослей, уже используемые в пищевых продуктах, такие как хитозан и каррагинан, также заслуживают дальнейшего изучения на предмет их активности против SARS-CoV-2. Первый регулирует уровень холестерина.

Заключение

Таким образом, в целом микроводоросли « обладают экологичными и экологически устойчивыми характеристиками, производят большое количество противовирусных соединений и могут использоваться в качестве добавки к диетам без побочных эффектов. Более того, эти организмы считаются очень хорошими кандидатами для подхода генной инженерии ».