In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Virenuntersuchten Forscher die Wirksamkeit von Curcumin als Blaulicht-Photosensibilisator für die photodynamische Therapie (PDT), als prophylaktisches Mittel und als therapeutisches Mittel gegen das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2).
Lernen: Optimierung von Anti-SARS-CoV-2-Behandlungen auf Basis von Curcumin, allein verwendet oder als Photosensibilisator eingesetzt. Bildnachweis: Madeleine Steinbach/Shutterstock
Hintergrund
Das kontinuierliche Auftauchen von SARS-CoV-2-Varianten hat die Wirksamkeit von Impfstoffen bedroht und rechtfertigt die Entwicklung von Nicht-Impfstoff-Strategien und Therapeutika zur Eindämmung der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19). Curcumin ist die aus dem Gewürz Curcuma longa gewonnene bioaktive Verbindung und hat aufgrund seiner entzündungshemmenden und immunmodulatorischen Eigenschaften ein vielversprechendes Potenzial als Zusatz zu COVID-19-Therapeutika gezeigt. Jüngste Studien haben die SARS-CoV-2-Neutralisierung durch Curcumin in vitro nach ein- bis zweistündiger Inkubation und bei Verwendung von Curcumin vor oder nach einer SARS-CoV-2-Infektion dokumentiert.
Nano-Curcumin-Formulierungen haben die SARS-CoV-2-Spike (S)-Protein-induzierte Entzündung in vitro reduziert und die COVID-19-Symptomatik wirksam verbessert. PDT mit Curcumin-Nanopartikeln zur Photosensibilisierung von blauem Licht zeigte SARS-CoV-2-hemmende Wirkungen auf die Zelllebensfähigkeit nach der Behandlung im Vergleich zu unbehandelten SARS-CoV-2-exponierten Zellen.
Über das Studium
Die vorliegende Studie untersuchte die prophylaktische, therapeutische und photosensibilisierende Wirksamkeit von Anti-SARS-CoV-2.
Vero E6-Zellen wurden mit der SARS-CoV-2-Delta-Variante und Curcumin in unterschiedlichen Konzentrationen (0,05, 0,1, 0,5, 1,0, 5,0 und 10,0 µM) für Zellkulturexperimente (Einstellung 1) herausgefordert. Die Zellen wurden eine Woche lang überwacht. Anschließend wurden Ribonuklease (RNase)-Schutzassays durchgeführt.
Um zu untersuchen, ob Curcumin effektiv zur SARS-CoV-2-Prophylaxe und -Behandlung eingesetzt werden kann, wurden Vero E6-Zellen eine Stunde lang einer Curcumin-Vorbehandlung unterzogen, woraufhin das Team Curcumin entfernte (Einstellung 2), und die Vero E6-Zellen waren SARS -CoV-2-geimpft für eine Stunde. Außerdem wurden Vero E6-Zellen eine Stunde lang mit SARS-CoV-2 inokuliert, danach wurden die Kulturüberstände verworfen, und die Vero E6-Zellen wurden eine Stunde lang mit Curcumin behandelt (Einstellung 3).
Um die gegen SARS-CoV-2 wirksame Curcumin-Dosis zu reduzieren, wurde eine PDT-Therapie mit Curcumin als 445-nm-Blaulicht-Photosensibilisator durchgeführt. Eine Mischung aus SARS-CoV-2 und Curcumin in Konzentrationen ohne zuvor nachgewiesene antivirale Wirkung (0,05, 0,1, 0,5, 1,0 und 5,0 µM) wurde hergestellt, und anschließend wurden Diodenlaser vom Typ IV zur Bestrahlung verwendet.
Nach der Bestrahlung wurden Vero E6-Zellen mit der SARS-CoV-2-Curcumin-Mischung behandelt, die Kulturüberstände entfernt und ein anderes Medium verwendet (Einstellung 4). Nach jedem Experiment wurde die SARS-CoV-2-Ribonukleinsäure (RNA)-Viruslast in den Kulturüberständen durch Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (PCR) bestimmt, die auf das SARS-CoV-2-Nukleokapsid (N)-Gen abzielte. Bewertungen der Zelllebensfähigkeit wurden nach einer Woche Infektion/Behandlung durchgeführt.
Ergebnisse
Curcumin in einer Konzentration von 10,0 µM hemmte die SARS-CoV-2-Replikation (>99 % Reduktion) in Vero E6-Zellen, und die Viruslast in den SARS-CoV-2-infizierten und Curcumin-behandelten Zellen betrug 107 SARS-CoV-2-RNA-Kopien pro ml am vierten Tag und am siebten Tag. In Vero E6-Zellen, die mit unbehandeltem SARS-CoV-2 inkubiert wurden, stieg die Viruslast am vierten Tag bzw. am siebten Tag auf 108 bzw. 1010 SARS-CoV-2-RNA-Kopien pro ml.
Die Ribonuklease-Schutzassays zeigten signifikant reduzierte RNA-Spiegel von 2,9 × 108 SARS-CoV-2-RNA-Kopien pro ml auf 6,0 × 105 SARS-CoV-2-RNA-Kopien pro ml bei der Behandlung von SARS-CoV-2 mit 10 µM Curcumin. was darauf hindeutet, dass die Anti-SARS-CoV-2-Wirksamkeit wahrscheinlich auf eine teilweise Störung der SARS-CoV-2-Virionstruktur zurückzuführen war. Allerdings war Curcumin als prophylaktisches Mittel gegen SARS-CoV-2 nicht wirksam.
Interessanterweise wurde in den Vero E6-Zellen, die mit PDT-behandeltem SARS-CoV-2 (Curcumin bei 1 und 5 µM) herausgefordert wurden, im Vergleich zu Zellen, die mit unbehandeltem SARS geimpft wurden, eine nahezu vollständige (> 99 %) Verringerung der Viruslast festgestellt -CoV-2 und auf Vero E6-Zellen, die mit SARS-CoV-2 behandelt wurden und nur mit Curcumin herausgefordert wurden. Das Überleben von Zellen, die mit unbehandeltem SARS-CoV-2 geimpft wurden, reduzierte sich nach einer Woche auf 50 %.
Insbesondere wenn Curcumin als Photosensibilisator verwendet wurde und blaues Laserlicht bei 445 nm vor der Inokulation auf die Zellen auf eine Mischung aus Curcumin/SARS-CoV-2 gerichtet wurde, wurde eine Virusinaktivierung (> 99 %) unter Verwendung von nicht antiviralen Curcumin-Dosen beobachtet selbst. Die Ergebnisse, die für Zellen erhalten wurden, die mit 10,0 &mgr;M Curcumin-behandeltem Virus und PDT-behandeltem Virus (Behandlung mit 1,0 &mgr;M und 5,0 &mgr;M Curcumin-Konzentrationen) herausgefordert wurden, waren ähnlich denen, die für nicht infizierte Zellen erhalten wurden.
Basierend auf den Studienergebnissen kann Curcumin für die PDT gegen SARS-CoV-2 eingesetzt werden.
Referenz:
- Zupin, L.; Fontana, F.; Clemente, L.; Borelli, V.; Ricci, G.; Ruscio, M.; Crovella, S. (2022). Optimierung von Anti-SARS-CoV-2-Behandlungen auf Basis von Curcumin, allein verwendet oder als Photosensibilisator eingesetzt. Viren. doi: https://doi.org/10.3390/v14102132 https://www.mdpi.com/1999-4915/14/10/2132
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