Tương tự đối với dịch chiết dược liệu, khả năng ức chế SARS-CoV-2 in vitro của các hợp chất tự nhiên được đánh giá thông qua giá trị IC50 được định nghĩa là nồng độ của mẫu thử tại đó 50% virus SARS-CoV-2 bị ức chế. Các hợp chất tự nhiên có tác dụng ức chế SARS-CoV-2 in vitro được tổng hợp ở bảng 5.5.
Bảng 5.5. Các hợp chất tự nhiên có tác dụng ức chế SARS-CoV-2 in vitro
Ký hiệu Tên hợp chất Nguồn gốc (nếu có) IC50 (µM) TLTK
ACE-2 Mpro Helicase
Các hợp chất flavonoid 13 Rhoifolin - 27,45 - [52] 14 Scutellararein Scutellaria baicalensis - - 0,86 [38] 56 Herbacetin - 33,17 - [52] 57 Baicalin - 83,4 - [31] 58 Baicalein - 0,39 - [31] 66 Pectolinarin - 37,87 - [52]
54 Ký hiệu Tên hợp chất Nguồn gốc (nếu có) IC50 (µM) TLTK
ACE-2 Mpro Helicase
171 Panduratin A Boesenbergia rotunda - 0,81 - [25] Các hợp chất alkaloid 108 Cepharanthin Stephania cepharantha - - 0,0004 [37] Các hợp chất terpenoid 110 Glycyrrhizin Glycyrrhiza uralensis 22 - - [60] 112 Andrographolid Andrographis paniculata - 15,05 - [47] 139 Artemisinin Artemisia annua 70 - - [35] Chất đối chứng - Hydrocloroquin - - 5,08 - [25]
Nhận xét:Từ bảng 5.5 cho thấy có 11 hợp chất tự nhiên được công bố tác dụng ức chế SARS-CoV-2 in vitro. Trong số đó có 7 hợp chất thuộc nhóm flavonoid, 1 hợp chất thuộc nhóm alcaloid và 3 hợp chất thuộc nhóm terpenoid. Có 7 hợp chất ức chế mục tiêu Mpro, trong đó nổi bật là baicalein (58) có trong hoàng cầm (Scutellaria
baicalensis) với giá trị IC50 = 0,39 µM; panduratin A (171) có trong bồng nga truật (Boesenbergia rotunda) với giá trị IC50 = 0,81 µM, so sánh với chất đối chứng hydrocloroquin là 5,08 µM. Bên cạnh đó, 2 hợp chất có tác dụng ức chế helicase mạnh là scutellarein (14) và cepharanthin (108) với giá trị IC50 lần lượt là 0,86 M và 0,0004
M.
Như vậy, bốn hợp chất baicalein (58), panduratin A (171), scutellarein (14) và cepharanthin (108) là những hợp chất tiềm năng ức chế SARS-CoV-2 in vitro cần
được tiếp tục đánh giá trên mô hình thực nghiệm in vivo trong quá trình nghiên cứu
55
CHƢƠNG VI. BÀN LUẬN 6.1. Về SARS-CoV-2 và COVID-19
COVID-19 hiện vẫn đang diễn biến vô cùng phức tạp tại Mỹ, các nước Nam Mỹ, Nga, Ấn độ và nhiều quốc gia khác, cùng với đó là tình hình dịch ở Việt Nam cũng nóng lên từng ngày kể từ khi đợt dịch lần thứ tư bùng phát quay trở lại. Với khả năng lây lan cao cùng thời gian ủ bệnh lâu (trung bình 5-7 ngày, nhưng đã ghi nhận có những trường hợp ủ bệnh hơn 21 ngày) khiến việc đối phó và kiểm soát SARS-CoV-2 đang là một thách thức khó khăn hơn rất nhiều so với SARS-CoV và MERS-CoV trước đây. Không chỉ có vậy, việc sản sinh ra những biến thể mới với khả năng lây lan nhanh chóng và gây ra các biến chứng nguy hiểm khiến cho cuộc đua tìm thuốc điều trị và vaccin phòng chống SARS-CoV-2 vẫn chưa có dấu hiệu hạ nhiệt, đặc biệt trong tình trạng hơn 169 triệu người nhiễm và hơn 3,51 triệu trường hợp tử vong chỉ trong chưa đầy 2 năm trên phạm vi toàn cầu. Các báo cáo dự đoán đều chỉ ra các thiệt hại về kinh tế và xã hội do COVID-19 để lại có thể tồn đọng trong khoảng thời gian khá dài. Do đó, mọi nỗ lực phát triển thuốc và vaccin vẫn đang được tập trung không chỉ để giải quyết cuộc khủng hoảng về sức khỏe và y tế trong bối cảnh hiện tại mà hướng đến ngăn chặn sự tái bùng phát dịch trong tương lai [7].
Việc giải trình tự gen của SARS-CoV-2 đã đưa ra được những kết quả ban đầu trong việc lựa chọn những mục tiêu phân tử cụ thể hướng tới phát triển thuốc điều trị COVID-19 [44]. Bên cạnh thuốc tổng hợp hóa dược, hiệu quả của thuốc từ dược liệu đối với các bệnh liên quan đến virus cũng đã được chứng minh ở các đại dịch năm 2003 (SARS) và 2009 (cúm H1N1), từ đó cho thấy tiềm năng của các thuốc có nguồn gốc tự nhiên trong điều trị COVID-19. Vì vây, việc tìm kiếm các dược liệu và hợp chất tự nhiên tiềm năng phát triển thuốc điều trị COVID-19 đang là một mối quan tâm thu hút trong các nghiên cứu gần đây.
6.2. Các dƣợc liệu tiềm năng phát triển thuốc điều trị COVID-19
Dựa trên các tài liệu thu thập được, khóa luận đã tổng kết được 6 dược liệu được tiến hành nghiên cứu tác dụng ức chế SARS-CoV-2 in vitro. Trong số đó có 2 dược
liệu tiềm năng có tác dụng ức chế SARS-CoV-2 mạnh ở nồng độ thấp là rễ cây hoàng cầm (Scutellaria baicalensis) và thân rễ cây bồng nga truật (Boesenbergia rotunda).
56
Hoàng cầm (rễ) được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền với công năng thanh nhiệt, tiêu độc. Hiện nay, Việt Nam vẫn chưa chủ động trồng được dược liệu này mà chủ yếu phải nhập từ Trung Quốc. Nghiên cứu trên các mô hình dược lý đã chứng minh dịch chiết hoàng cầm có tác dụng chống viêm, kháng khuẩn và đặc biệt là kháng virus [31]. Các flavonoid trong hoàng cầm như scutellarein (14), baicalein (58) cũng thể hiện tác dụng trên mô hình in vitro. Từ đó cho thấy hoàng cầm hứa hẹn là một
dược liệu tiềm năng và cần được nghiên cứu sâu hơn nhằm phát triển thuốc điều trị COVID-19.
Bồng nga truật (Boesenbergia rotunda) phân bố rộng rãi ở Đông Dương, trong đó có Việt Nam [17]. Các nghiên cứu đã chỉ ra dịch chiết ethanol từ thân rễ cây bồng nga truật có tác dụng ức chế SARS-CoV-2 rất mạnh và rõ rệt với giá trị IC50 là 3,62 µg/mL, thấp hơn cả giá trị IC50 của hydroxychloroquin (5,08 µM). In vitro, panduratin
A (171) - một flavonoid trong bồng nga truật thể hiện tác dụng ức chế SARS-CoV-2
rất mạnh và rõ rệt với giá trị IC50 = 0,81 µM, so sánh với chất đối chứng hydrocloroquin là 5,08 µM. Qua đó cũng cho thấy bồng nga truật là một dược liệu rất tiềm năng để phát triển thuốc điều trị COVID-19 [17].
Đối với các dược liệu được sử dụng điều trị triệu chứng COVID-19 trên lâm sàng, chưa có dược liệu được sử dụng đơn lẻ mà tất cả đều được kết hợp với nhau trong công thức thuốc thảo dược nhằm mục đích tăng hiệu lực và giảm các tác dụng bất lợi. Khóa luận đã tổng kết được 4 thuốc thảo dược được nghiên cứu điều trị triệu chứng trên lâm sàng và đều cho hiệu quả tốt trên bệnh nhân COVID-19. Tuy nhiên, cả 4 thuốc thảo dược đều chỉ được sử dụng với mục đích điều trị triệu chứng (giảm ho, hạ sốt, chống viêm) của COVID-19 mà chưa được nghiên cứu tác dụng ức chế SARS- CoV-2. Trong giai đoạn còn ít thuốc đặc hiệu điều trị COVID-19 như hiện nay, điều trị triệu chứng vẫn là giải pháp chủ yếu. Do đó, các thuốc thảo dược làm giảm các triệu chứng của COVID-19 trên lâm sàng cũng được khuyến cáo sử dụng nhằm góp phần kiểm soát đại dịch, đặc biệt ở Trung Quốc.
6.3.Các hợp chất tự nhiên tiềm năng phát triển thuốc điều trị COVID-19
Nghiên cứu phát triển thuốc mới có nguồn gốc tự nhiên là một quá trình tốn kém về thời gian và chi phí, trong đó tìm kiếm và sàng lọc chất dẫn đường là giai đoạn chiếm tỷ trọng lớn, đóng vai trò quyết định đối với sự ra đời thuốc mới. Hiện nay, các
57
phương pháp sàng lọc in silico với sự hỗ trợ của máy tính là công cụ đắc lực giúp rút ngắn thời gian và tiết kiệm đáng kể chi phí cho việc tìm kiếm và sàng lọc chất dẫn đường. Mô phỏng tương tác là một trong những phương pháp in silico được ứng dụng nhiều nhất trong sàng lọc các chất dẫn đường nhằm tìm ra những chất tiềm năng nhất để tiếp tục tiến hành các thử nghiệm tiếp theo trên các mô hình thực nghiệm in vitro, in
vivo và trên lâm sàng. Từ các tài liệu thu thập được, khóa luận đã tổng kết được 171
hợp chất tự nhiên được nghiên cứu tác dụng ức chế SARS-CoV-2 thông qua tác động đến các protein mục tiêu ACE-2, Mpro, PLpro, protein S, RdRp, TMPRSS2, cathepsin L, PLpro và helicase trên mô hình in silico và mô hình in vitro. Trong số 171 hợp chất tự nhiên được nghiên cứu có 170 hợp chất được sàng lọc tác dụng ức chế SARS-CoV- 2 trên mô hình in silico bằng phương pháp mô phỏng tương tác phân tử (molecular
docking) (bảng 5.1 đến bảng 5.4); 11 hợp chất được đánh giá tác dụng ức chế SARS-
CoV-2 in vitro (bảng 5.5). Chưa có hợp chất nào được đánh giá tác dụng in vivo cũng như trên lâm sàng. Như vậy, việc nghiên cứu phát triển thuốc điều trị COVID-19 có nguồn gốc tự nhiên mới chỉ đang ở giai đoạn đầu, còn rất nhiều gian nan nhưng cũng mở ra những hướng đi triển vọng.
Dựa vào cấu trúc hóa học có thể phân loại các hợp chất được nghiên cứu thành 4 nhóm chính là flavonoid, alcaloid, terpenoid và một số chất khác. Flavonoid là nhóm được nghiên cứu in silico nhiều nhất với 71 hợp chất và Mpro
là mục tiêu phân tử được quan tâm nhiều nhất với 119 hợp chất ức chế Mpro được phát hiện.
Từ 170 hợp chất đã được nghiên cứu in silico, khóa luận tổng kết được 32 hợp chất ức chế ACE-2, 119 hợp chất ức chế Mpro, 29 hợp chất ức chế protein gai, 19 hợp chất ức chế RdRp, 10 hợp chất ức chế TMPRSS2, 16 hợp chất ức chế PLpro, 5 hợp chất tác dụng lên Cat-L và 11 hợp chất ức chế helicase.
16 hợp chất tiềm năng nhất có tác dụng đồng thời trên cả 5 mục tiêu của SARS- CoV-2 in silico là hesperidin (1), quercetin (16), luteolin (17), kaempferol (55), baicalin (57), matrin (73), glycyrrhizin (110), andrographolid (112), patchouli alcohol (113), tanshinon I (116), dihydrotanshinon Ⅰ (117), tanshinon IIA (118), cryptotanshinon (119), curcumin (159), resveratrol (143), và emodin (168). Trong số 16 hợp chất tiềm năng ức chế SARS-CoV-2 in silico có 5 hợp chất thuộc nhóm flavonoid.
58
Mặt khác, khóa luận cũng đã tổng kết được 11 hợp chất có tác dụng ức chế
SARS-CoV-2 in vitro bao gồm 2 hợp chất có tác dụng ức chế ACE-2, 7 hợp chất có
tác dụng ức chế Mpro, và 1 hợp chất có tác dụng ức chế helicase. Trong đó, bốn hợp chất baicalein (58), panduratin A (171), scutellarein (14) và cepharanthin (108) là những hợp chất tiềm năng ức chế SARS-CoV-2 in vitro. Nổi bật là panduratin A (171) - một flavonoid có trong bồng nga truật có tác dụng ức chế Mpro rất mạnh với giá trị IC50 = 0,81 µM. Bốn hợp chất nói trên mà đặc biệt là panduratin A (171) cần tiếp tục được đánh giá tác dụng ức chế SARS-CoV-2 trên mô hình thực nghiệm in vivo.
Trên mô hình in silico cũng như in vitro, flavonoid luôn được quan tâm nghiên
59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Sau khi thực hiện, khóa luận đã hoàn thành ba mục tiêu đề ra và thu được các kết quả như sau:
1. Đã tổng kết được 6 dược liệu có tác dụng ức chế SARS-CoV-2 in vitro và lựa chọn được hai dược liệu tiềm năng là hoàng cầm (rễ) và bồng nga truật (thân rễ).
2. Đã tổng kết được 4 thuốc thảo dược điều trị triệu chứng COVID-19 trên lâm sàng.
3. Đã tổng kết được 170 hợp chất tự nhiên được nghiên cứu tác dụng ức chế SARS-
CoV-2 in silico và 11 hợp chất được đánh giá tác dụng in vitro. Trong số đó có 72 hợp chất flavonoid, 37 hợp chất alcaloid, 34 hợp chất terpenoid và 28 hợp chất khác.
Kết quả nghiên cứu in silico cho thấy 16 hợp chất tiềm năng nhất có tác dụng
đồng thời trên cả 5 mục tiêu của SARS-CoV-2 (ACE-2, Mpro, PLpro, protein gai và RdRp) là hesperidin (1), quercetin (16), luteolin (17), kaempferol (55), baicalin (57), matrin (73), glycyrrhizin (110), andrographolid (112), patchouli alcohol (113), tanshinon I (116), dihydrotanshinon Ⅰ (117), tanshinon IIA (118), cryptotanshinon (119), curcumin (159), resveratrol (143), và emodin (168).
Kết quả đánh giá trên mô hình in vitro cho thấy bốn hợp chất baicalein (58), panduratin A (171), scutellarein (14) và cepharanthin (108) là những hợp chất tiềm năng có tác dụng đồng thời trên cả 5 mục tiêu của SARS-CoV-2.
Trên mô hình in silico cũng như in vitro, flavonoid thể hiện là nhóm hợp chất tự nhiên tiềm năng ức chế SARS-CoV-2.
KIẾN NGHỊ
1. Tiến hành nghiên cứu đánh giá tác dụng ức chế SARS-CoV-2 in vivo của các
dược liệu hoàng cầm và bồng nga truật.
2. Tiến hành nghiên cứu đánh giá tác dụng ức chế SARS-CoV-2 in vivo của các
hợp chất tiềm năng baicalein (58), panduratin A (171), scutellarein (14) và cepharanthin (108).
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
[1] Bộ y tế (2021), Quyết định số 2008/QĐ-BYT ngày 26/04/2021 về việc ban hành
Hướng dẫn chẩn đoán và điều trị COVID-19 do chủng vi rút Corona mới (SARS-CoV-2).
[2] Bộ y tế (2020), Công văn số 1036/BYT-YHCT về việc tăng cường phòng, chống
bệnh viêm đường hô hấp cấp do SARS-CoV-2 bằng thuốc và các phương pháp y học cổ truyền.
[3] Huỳnh Thị Ngọc Mai, Nguyễn Hoàng Thiên Phúc, Phan Hoàng Chí Hiếu, Phan
Thị Hiếu Nghĩa, Lê Hồng Kông, Trương Thị Huỳnh Như, Khanh Lê, Hồ Văn Dũng, Nguyễn Thụy Vy, Trần Lê Bảo Hà, Trần Văn Hiếu, Nguyễn Hữu Hoàng, Nguyễn Trí Nhân, T. L. T. (2020), “COVID-19: Cơ sở phân tử, xét nghiệm, điều
trị và phòng ngừa,” Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ - Khoa học Tự
nhiên, 4 (3), tr. 584–610.
[4] Mai Thành Tấn, Thái Khắc Minh, Trần Thành Đạo, L. M. T. (2020), “SARS- CoV-2 gây bệnh viêm đường hô hấp cấp: Cấu trúc và các thuốc điều trị tiềm năng,” Tạp chí Y Học TP. Hồ Chí Minh, 24 (1), tr. 1–10.
TIẾNG ANH
[5] Aanouz, I. et al. (2020), “Moroccan Medicinal plants as inhibitors against
SARS-CoV-2 main protease: Computational investigations,” J. Biomol. Struct. Dyn., pp. 1–9.
[6] Ahmad, S. et al. (2020), “Molecular docking, simulation and MM-PBSA studies
of nigella sativa compounds: a computational quest to identify potential natural antiviral for COVID-19 treatment,” J. Biomol. Struct. Dyn., 1102, pp. 1-9.
[7] Arthi, V. and J. Parman (2021), “Disease, downturns, and wellbeing: Economic
history and the long-run impacts of COVID-19,” Explor. Econ. Hist., 79, p.
101381.
[8] Asselah, T. et al. (2021), “COVID-19: Discovery, diagnostics and drug
[9] Bellavite, P. and A. Donzelli (2020), “Hesperidin and SARS-CoV-2: New light on the healthy function of citrus fruits,” Antioxidants, 9 (8), pp. 1–18.
[10] Chen, H. and Q. Du (2020), “Potential natural compounds for preventing SARS- CoV-2 (2019-nCoV) infection.”
[11] Cherrak, S. A., H. Merzouk, and N. Mokhtari-Soulimane (2020), “Potential bioactive glycosylated flavonoids as SARS-CoV-2 main protease inhibitors: A molecular docking and simulation studies,” PLoS One, 15 (10), pp. 1–14.
[12] Chikhale, R. V. et al. (2020), “In-silico investigation of phytochemicals from
Asparagus racemosus as plausible antiviral agent in COVID-19,” J. Biomol. Struct. Dyn., pp. 1–15.
[13] Das, S. et al. (2020), “An investigation into the identification of potential
inhibitors of SARS-CoV-2 main protease using molecular docking study,” J. Biomol. Struct. Dyn., pp. 1–11.
[14] El-Aziz, N. et al. (2020), “Inhibition of COVID-19 RNA-Dependent RNA
Polymerase by Natural Bioactive Compounds: Molecular Docking Analysis,” pp. 1–13.
[15] Faheem et al. (2020), “Druggable targets of SARS-CoV-2 and treatment
opportunities for COVID-19,” Bioorg. Chem., 104, p. 104269.
[16] Ghosh, K. et al. (2021), “Chemical-informatics approach to COVID-19 drug
discovery : Exploration of important fragments and data mining based prediction of some hits from natural origins as main protease ( Mpro ) inhibitors,” J. Mol.
Struct., 1224, p. 129026.
[17] Ghosh, R. et al. (2020), “Computer aided identification of potential SARS CoV- 2 main protease inhibitors from diterpenoids and biflavonoids of Torreya nucifera leaves,” J. Biomol. Struct. Dyn., pp. 1-6.
[18] Gyebi, G. A. et al. (2020), “Potential inhibitors of coronavirus 3-chymotrypsin- like protease (3CLpro): an in silico screening of alkaloids and terpenoids from African medicinal plants,” J. Biomol. Struct. Dyn., 39(9), pp. 3396–3408.
molecules from Indian medicinal plants with M(Pro) of SARS-CoV-2 through in silico analysis.,” J. Ayurveda Integr. Med.
[20] Hu, B. et al. (2021), “Characteristics of SARS-CoV-2 and COVID-19,” Nat. Rev. Microbiol., 19 (3), pp. 141–154.
[21] Hu, K. et al. (2021), “Efficacy and safety of Lianhuaqingwen capsules, a
repurposed Chinese herb, in patients with coronavirus disease 2019: A multicenter, prospective, randomized controlled trial,” Phytomedicine, 85, p.
15342.
[22] Huang, F. et al. (2020), “A review of therapeutic agents and Chinese herbal
medicines against SARS-COV-2 (COVID-19),” Pharmacol. Res., 158, p.
104929.
[23] Jo, S. et al. (2020), “Inhibition of SARS-CoV 3CL protease by flavonoids,” J. Enzyme Inhib. Med. Chem., 35 (1), pp. 145–151.
[24] Joshi, S. et al. (2021), Role of favipiravir in the treatment of COVID-19, 102.
International Society for Infectious Diseases.
[25] Kanjanasirirat, P. et al. (2020), “High-content screening of Thai medicinal
plants reveals Boesenbergia rotunda extract and its component Panduratin A as anti-SARS-CoV-2 agents,” Sci. Rep., 10 (1), pp. 1–12.
[26] Kar, P. et al. (2020), “Natural compounds from Clerodendrum spp. as possible
therapeutic candidates against SARS-CoV-2: An in silico investigation,” J. Biomol. Struct. Dyn., pp. 1–12.
[27] Khare, P. et al. (2020), “Current approaches for target-specific drug discovery
using natural compounds against SARS-CoV-2 infection,” Virus Res., 290, p.
198169.
[28] Kumar, V. et al. (2020), “Withanone and Withaferin-A are predicted to interact