Covid-19 là bệnh đường hô hấp do virus SARS-CoV-2 gây ra. Khi xâm nhập vào bên trong tế bào vật chủ, SARS-CoV-2 sản xuất các protein không cấu trúc nhằm tạo điều kiện nhân bản và lây lan. Enzyme protease 3-chymotrypsin-like protease (M^PRO) chịu trách nhiệm xử lý phân giải protein và có vai trò quan trọng trong chu trình nhân lên của virus này. Enzyme thể hiện tính đặc hiệu cao đối với các chuỗi polypeptide của virus và ít tương tác với các protein vật chủ (con người). Do đó, các hợp chất tác dụng đặc hiệu lên enzyme này sẽ không ảnh hưởng đến vật chủ. Enzyme M^PRO được xem là mục tiêu tiềm năng trong việc nghiên cứu và phát triển các loại thuốc điều trị Covid-19. Với nỗ lực tìm kiếm các phương pháp hỗ trợ và điều trị Covid-19, nhóm nghiên cứu từ Viện Công nghệ Ramaiah, Ấn Độ tiến hành thí nghiệm sàng lọc in silico các hợp chất tìm thấy từ loài Cyperus rotundus có tác dụng ức chế enzyme protease M^PRO. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí uy tín Computers in Biology and Medicine.

Hương phụ (Cyperus rotundus Linn.) là dược liệu được sử dụng làm thuốc từ lâu đời trong Y học cổ truyền với công năng chính như hành khí, giải uất, điều kinh, giảm đau. Thành phần hóa học chính của cây như tinh dầu, flavonoid, terpenoid mang nhiều hoạt tính sinh học tốt như chống viêm, chống oxi hóa, kháng vi sinh vật.

Bộ dữ liệu gồm 389 hợp chất đã tìm thấy từ Cyperus rotundus Linn. được sàng lọc bằng phương pháp mô phỏng phân tử và kiểm tra các đặc tính về thuốc (Drug-like) và định hướng sinh khả dụng tốt. Kết quả thu được 354 hợp chất tiềm năng để tiếp tục nghiên cứu. Sau đó, 7 938 đồng phân cấu hình tạo ra từ 354 hợp chất ban đầu được mô phỏng tương tác với enzyme M^PRO. Các hợp chất tương tác với tâm xúc tác của enzyme M^PRO có ái lực liên kết cao sẽ có tiềm năng phát triển thành thuốc. Qua quá trình sàng lọc thu được 12 hợp chất tiềm năng. Trong đó, Lupeol thể hiện ái lực liên kết với M^PRO cao nhất, tiếp theo là β-amyrin acetate, với năng lượng liên kết lần lượt là -70,03 và -59,33 kcal/mol. Trong khi các loại thuốc ức chế protease kháng virus như lopinavir và ritonavir, đã được chứng minh có hiệu quả chống lại Covid-19 trong một số nghiên cứu khác đạt năng lượng liên kết là -50,25 và -68,58 kcal/mol. Các hợp chất khác cho thấy ái lực liên kết tốt với M^PRO như acid leanolic, β-amyrin, stigmasta-5,22-dien-3-ol và valrenyl acetate.

Hình 1. Một số mô hình tương tác giữa receptor-ligand (thụ thể-phân tử hợp chất)

Trong đó: A: M^pro - stigmasta-5,22-dien-3-ol, B: M^pro - β-amyrin, C: M^pro - acid oleanolic, D: M^pro - valrenyl acetate.

Nguồn: Screening of natural compounds from Cyperus rotundus Linn. against SARS-CoV-2 main protease (M^pro): An integrated computational approach.

 Kết quả sàng lọc chỉ ra rằng hợp chất β-amyrin và stigmasta-5,22-dien-3-ol có tổng năng lượng tự do liên kết lớn nhất nên có khả năng tương tác giữa các phân tử mạnh hơn và liên kết bền hơn. Bên cạnh đó, hợp chất β-amyrin và stigmasta-5,22-dien-3-ol được chứng minh có sinh khả dụng đường uống và hấp thu tốt ở ruột. Hai hợp chất đều có thể thấm qua hàng rào máu não và hệ thần kinh trung ương. Các hợp chất đều không có khả năng ức chế CYP450 ở người do đó không bị chuyển hóa trong cơ thể. Ngoài ra, với phương pháp thử độc tính Ames, hai hợp chất này cho thấy tính an toàn vì độc tính rất thấp.

Bước đầu nghiên cứu cho thấy dược liệu Hương phụ (Cyperus rotundus Linn.) chứa nhiều hợp chất có tương tác tốt với M^PRO có tiềm năng trong việc hỗ trợ điều trị Covid-19 hiệu quả.

Trần Thị Thùy Linh

Tài liệu tham khảo

1. S. B. Kumar et al., "Screening of natural compounds from Cyperus rotundus Linn against SARS-CoV-2 main protease (M^pro): An integrated computational approach," Computers in Biology and Medicine, vol. 134, p. 104524, 2021, https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2021.104524.
2. Y. Taheri et al., "Cyperus spp.: A Review on Phytochemical Composition, Biological Activity, and Health-Promoting Effects," Oxidative Medicine and Cellular Longevity, vol. 2021, p. 4014867, 2021, https://doi.org/ 10.1155/2021/4014867.