[go: up one dir, main page]

RU2846625C1 - Antiviral pharmaceutical composition - Google Patents

Antiviral pharmaceutical composition

Info

Publication number
RU2846625C1
RU2846625C1 RU2023101832A RU2023101832A RU2846625C1 RU 2846625 C1 RU2846625 C1 RU 2846625C1 RU 2023101832 A RU2023101832 A RU 2023101832A RU 2023101832 A RU2023101832 A RU 2023101832A RU 2846625 C1 RU2846625 C1 RU 2846625C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pharmaceutical composition
fucoidan
cov
sars
kda
Prior art date
Application number
RU2023101832A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мариа Стелла ЛОМБАРДИ
Паллав Арвинд БУЛСАРА
Original Assignee
Хелион КХ САРЛ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хелион КХ САРЛ filed Critical Хелион КХ САРЛ
Application granted granted Critical
Publication of RU2846625C1 publication Critical patent/RU2846625C1/en

Links

Abstract

FIELD: medicine; pharmaceutics.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the use of a pharmaceutical composition for treating or preventing, by intranasal administration, coronavirus infection in a human caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1 and a method of treating such an infection. Use of a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically effective amount of fucoidan, for treating or preventing, by intranasal administration, coronavirus infection in a human, wherein said composition is a nasal spray, fucoidan has a sulphate content of 20 % to 40 % and has an average molecular weight of 50 kDa to 250 kDa, determined by size-exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having pH of 6, and said coronavirus infection is an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1. Method of treating or preventing coronavirus infection, comprising the intranasal administration to a mammalian subject in need thereof of a pharmaceutical composition containing a pharmaceutically effective amount of fucoidan, wherein said composition is a nasal spray, fucoidan has a sulphate content of 20 % to 40 % and has an average molecular weight from 50 kDa to 250 kDa, determined by exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having pH of 6, and said coronavirus infection is an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1. Use of a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically effective amount of fucoidan to prevent the spread of coronavirus in a human population, wherein subjects of said population are tested for presence of infection caused by OC43 or SARS-CoV-2, and infected subjects are treated by intranasal administration of said pharmaceutical composition, wherein said composition is a nasal spray, fucoidan has a sulphate content of 20 % to 40 % and has an average molecular weight from 50 kDa to 250 kDa, determined by exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having pH of 6, and said coronavirus infection is an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1. Use of a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically effective amount of fucoidan to prevent the spread of coronavirus in a human population, wherein subjects who have a high risk of infection have been identified are treated by the intranasal administration of said pharmaceutical composition, where said composition is a nasal spray, fucoidan has sulphate content from 20 % to 40 % and has an average molecular weight from 50 kDa to 250 kDa, determined by size exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having pH of 6, and said coronavirus infection is an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1.
EFFECT: said use and method are effective for treating or preventing, by intranasal administration, a human coronavirus infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1.
27 cl, 11 dwg, 7 tbl, 4 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИAREA OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к фармацевтическим композициям для применения в способах лечения и предотвращения инфекции дыхательных путей, вызываемой коронавирусами, в частности коронавирусами ОС43, SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2. Настоящее изобретение также относится к контролю распространения инфекции, вызываемой коронавирусами, в частности коронавирусами ОС43 и SARS-CoV-2.The present invention relates to pharmaceutical compositions for use in methods for the treatment and prevention of respiratory tract infection caused by coronaviruses, in particular coronaviruses OC43, SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2. The present invention also relates to the control of the spread of infection caused by coronaviruses, in particular coronaviruses OC43 and SARS-CoV-2.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

Острая респираторная вирусная инфекция (ОРВИ) представляет собой острую инфекцию дыхательных путей, выражающуюся в виде катарального воспаления верхних дыхательных путей и протекающую с высокой температурой, насморком, чиханием, кашлем и болью в горле. Болезнь может протекать с разной степенью тяжести. Она может пройти сама, но может и протекать тяжело, вызывая осложнения или даже приводя к смерти пациента. ОРВИ могут быть вызваны более чем 200 видами респираторных вирусов. На долю различных видов коронавируса человека приходится примерно 15% ОРВИ у людей. Коронавирусы имеют геном оболочечного вируса, представленный однонитевой положительно-смысловой РНК, длиной от 26 до 32 т.н. По филогенетическому сходству они подразделяются на четыре категории/рода: α (например, 229Е и NL-63), β (например, SARS-CoV-2, SARS-CoV, MERS-CoV и ОС43), γ и δ. Сообщалось, что у SARS-CoV-2 последовательность на 79% идентична SARS-CoV, однако некоторые области генома SARS-CoV-2 демонстрируют большую или меньшую степень консервативности по сравнению с SARS-CoV. Коронавирусы человека включают такие вирусы, как ОС43, которые в общем случае вызывают менее тяжелое течение заболевания. Высокопатогенные коронавирусы включают SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2, которые могут вызывать тяжелые симптомы, критические состояния и осложнения с высокой смертностью, например тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС) и острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС).Acute respiratory viral infection (ARVI) is an acute respiratory tract infection that manifests itself as catarrhal inflammation of the upper respiratory tract and is accompanied by high fever, runny nose, sneezing, coughing, and sore throat. The disease can proceed with varying degrees of severity. It can pass on its own, but it can also proceed severely, causing complications or even leading to the death of the patient. ARVI can be caused by more than 200 types of respiratory viruses. Various types of human coronavirus account for approximately 15% of ARVI in humans. Coronaviruses have an enveloped virus genome, represented by single-stranded positive-sense RNA, 26 to 32 thousand bp in length. Based on phylogenetic similarity, they are divided into four categories/genera: α (e.g. 229E and NL-63), β (e.g. SARS-CoV-2, SARS-CoV, MERS-CoV, and OC43), γ, and δ. SARS-CoV-2 has been reported to share 79% sequence identity with SARS-CoV, however, some regions of the SARS-CoV-2 genome show greater or lesser conservation compared to SARS-CoV. Human coronaviruses include viruses such as OC43, which generally cause less severe disease. Highly pathogenic coronaviruses include SARS-CoV, MERS-CoV, and SARS-CoV-2, which can cause severe symptoms, critical illness, and complications with high mortality, such as severe acute respiratory syndrome (SARS) and acute respiratory distress syndrome (ARDS).

У разных семейств респираторных вирусов способы инфицирования и репродукции сильно отличаются. Современные противовирусные препараты для лечения ОРВИ нацелены на ключевые молекулы, участвующие в связывании, эндоцитозе, слиянии (декапсидации), синтезе и репликации ДНК или РНК, сборке и высвобождении вирусов. Следовательно, они эффективны в отношении конкретного семейства вирусов, использующих эти молекулы-мишени. Даже в пределах одного семейства и вида вирусов эффективность может варьироваться вследствие разных механизмов, генотипов и экспрессии белков-мишеней. Из-за врожденной или приобретенной мутации разные штаммы вирусов могут быть менее восприимчивы или даже устойчивы к лекарственному лечению. Однако пациенты зачастую не имеют возможности сделать тест на вирусную инфекцию, поэтому не всегда можно подобрать подходящее противовирусное средство. Это связано с тем, что на сегодняшний день для большинства тестов на ОРВИ мазок из носа или ротоглотки нужно сдавать в медучреждении, а анализ полученного образца проводят в лаборатории. Возможность тестирования в медучреждении, производительность лаборатории и применяемое для тестирования оборудование ограничены. Потребность в тестировании особенно сложно удовлетворить в условиях пандемии. Известно, что бессимптомные и досимптомные носители вируса могут способствовать распространению вируса, поэтому существует потребность в лечении, которое можно применять в качестве профилактического лечения или по меньшей мере при появлении первых симптомов, независимо от результатов тестирования. Однако профилактическое лечение противовирусными препаратами не находит широкого применения, в частности, из-за потенциальных побочных эффектов, неизбежного развития лекарственной резистентности и высокой стоимости. Доступные в настоящее время противовирусные препараты обычно вводят системно, например перорально или внутривенно. Вследствие этого достигаются концентрации препарата в системном кровотоке, которые могут приводить к побочным эффектам. Поэтому очень желательно местное лечение ОРВИ, которое эффективно останавливает и уничтожает вирус в месте первоначального инфицирования - на слизистой оболочке дыхательных путей. Также существует потребность в фармацевтических композициях, которые можно применять для предотвращения ОРВИ у людей, и которые просты в применении и имеют низкий риск возникновения побочных эффектов.Different families of respiratory viruses have very different modes of infection and reproduction. Current antiviral drugs for the treatment of ARVI target key molecules involved in DNA or RNA binding, endocytosis, fusion (decapsidation), synthesis and replication, assembly and release of viruses. Therefore, they are effective against a specific family of viruses that use these target molecules. Even within the same family and virus species, effectiveness may vary due to different mechanisms, genotypes and expression of target proteins. Due to congenital or acquired mutations, different virus strains may be less susceptible or even resistant to drug treatment. However, patients often do not have the opportunity to test for a viral infection, so it is not always possible to choose a suitable antiviral drug. This is due to the fact that today, most ARVI tests require a nasal or oropharyngeal swab to be taken in a medical facility, and the resulting sample is analyzed in a laboratory. The testing capacity of a healthcare facility, the laboratory capacity and the testing equipment used are limited. The need for testing is particularly difficult to meet in a pandemic. It is known that asymptomatic and pre-symptomatic carriers of the virus can contribute to the spread of the virus, so there is a need for a treatment that can be used as a preventive treatment or at least at the onset of the first symptoms, regardless of the test results. However, preventive treatment with antiviral drugs is not widely used, in particular due to potential side effects, the inevitable development of drug resistance and high cost. Currently available antiviral drugs are usually administered systemically, for example orally or intravenously. As a result, concentrations of the drug in the systemic circulation are achieved, which can lead to side effects. Therefore, local treatment of ARVI that effectively stops and destroys the virus at the site of initial infection - on the mucous membrane of the respiratory tract - is highly desirable. There is also a need for pharmaceutical compositions that can be used to prevent ARVI in humans, which are easy to use and have a low risk of side effects.

Новый коронавирус был впервые обнаружен в качестве патогена, вызывающего ОРВИ у людей, в декабре 2019 года. Позже указанный патоген был назван коронавирусом-2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2), а заболевание, вызываемое этим вирусом у людей, было названо коронавирусной инфекцией (COVID-19). Указанный вирус, передающийся от человека к человеку, распространился по всему миру, что привело к классификации его как пандемического в марте 2020 года, и представляет собой серьезную общемировую угрозу для здоровья. В настоящее время проводятся клинические испытания для оценки эффективности модификаций одобренных или ожидающих одобрения противовирусных средств для лечения инфекции SARS-CoV-2 или COVID-19. Однако эффективность этих кандидатов пока не установлена, и в настоящее время профилактического лечения не существует. Одним из противовирусных средств, ожидающих одобрения для применения по новому назначению, является противовирусный препарат ремдесивир, представляющий собой пролекарство аналога аденозин нуклеозидтрифосфата. Он был предложен в качестве экспериментального лекарственного препарата для лечения COVID-19, поскольку показал многообещающие результаты в отношении MERS-CoV и SARS-CoV-1 в предыдущих исследованиях на животных. Pizzorno и др. (Characterization and treatment of SARS-CoV-2 in nasal and bronchial human airway epithelia, bioRxiv, 02.04.2020, DOI: 10.1101/2020.03.31.017889) обнаружили, что ремдесивир снижает относительную выработку вируса в восстановленных клетках эпителия дыхательных путей человека, инфицированных SARS-CoV-2. Были начаты многочисленные клинические исследования с целью установить, имеет ли внутривенное введение ремдесивира клиническую пользу при лечении COVID-19. Препарат получил разрешение Управления по контролю за качеством продуктов питания и лекарственных средств США (FDA) на экстренное применение для лечения госпитализированных взрослых и детей с тяжелой формой COVID-19 в мае 2020 года и является единственным одобренным препаратом для лечения COVID-19 на дату подачи настоящей заявки на патент.A novel coronavirus was first identified as a pathogen causing acute respiratory viral infection in humans in December 2019. The pathogen was later named severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), and the disease caused by the virus in humans was named coronavirus disease 2019 (COVID-19). The virus, which can spread from person to person, has spread worldwide, leading to its classification as a pandemic in March 2020, and poses a serious global health threat. Clinical trials are underway to evaluate the effectiveness of modifications of approved or pending antiviral agents for the treatment of SARS-CoV-2 or COVID-19 infection. However, the effectiveness of these candidates has not yet been established, and there is currently no prophylactic treatment. One antiviral agent awaiting approval for this new use is the antiviral drug remdesivir, which is a prodrug of an adenosine nucleoside triphosphate analogue. It has been proposed as an experimental drug for the treatment of COVID-19, as it has shown promising results against MERS-CoV and SARS-CoV-1 in previous animal studies. Pizzorno et al. (Characterization and treatment of SARS-CoV-2 in nasal and bronchial human airway epithelia, bioRxiv, 02.04.2020, DOI: 10.1101/2020.03.31.017889) found that remdesivir reduced relative viral production in reconstituted human airway epithelial cells infected with SARS-CoV-2. Multiple clinical trials have been initiated to determine whether intravenous remdesivir has clinical benefit in the treatment of COVID-19. The drug received emergency use authorization from the U.S. Food and Drug Administration (FDA) for the treatment of hospitalized adults and children with severe COVID-19 in May 2020 and is the only drug approved for the treatment of COVID-19 as of the filing date of this patent application.

Liu Y и др. (Viral dynamics in mild and severe cases of COVID-19, The Lancet, Volume 395, Issue 10223, 15-21 February 2020, Pages 507-513, DOI: 10.1016/S1473-3099(20)30232-2) отмечали, как правило, высокую вирусную нагрузку в образцах мазков из носоглотки и длительный период выделения вируса у пациентов с тяжелой формой COVID-19. Авторы полагают, что вирусная нагрузка SARS-CoV-2 в носоглотке может быть полезным маркером для оценки тяжести и прогноза течения заболевания.Liu Y et al. (Viral dynamics in mild and severe cases of COVID-19, The Lancet, Volume 395, Issue 10223, 15-21 February 2020, Pages 507-513, DOI: 10.1016/S1473-3099(20)30232-2) noted that viral load in nasopharyngeal swab samples was generally high and viral shedding was prolonged in patients with severe COVID-19. The authors suggested that SARS-CoV-2 viral load in the nasopharynx may be a useful marker for assessing the severity and prognosis of the disease.

Hou, Y.J. и др. (SARS-CoV-2 Reverse Genetics Reveals a Variable Infection Gradient in the Respiratory Tract, Cell 11447 (2020), doi: https://doi.Org/10.1016/j.cell.2020.05.042) высказали предположение, что назальные клетки являются преобладающим первоначальным местом инфицирования дыхательных путей SARS-CoV-2, и что вирус может попадать в нижние дыхательные пути при аспирации назального секрета или слизи, содержащих высокую вирусную нагрузку.Hou, Y.J. et al. (SARS-CoV-2 Reverse Genetics Reveals a Variable Infection Gradient in the Respiratory Tract, Cell 11447 (2020), doi: https://doi.Org/10.1016/j.cell.2020.05.042) suggested that nasal cells are the predominant initial site of respiratory tract infection by SARS-CoV-2, and that the virus may enter the lower respiratory tract via aspiration of nasal secretions or mucus containing high viral loads.

Фукоидан, полисахарид морского происхождения, исследовали в отношении различных семейств, родов, видов и штаммов респираторных вирусов, при этом полученные результаты были противоречивыми.Fucoidan, a marine-derived polysaccharide, has been tested against different families, genera, species and strains of respiratory viruses, with conflicting results.

В WO 2009/027057 описаны противовирусные композиции, содержащие сульфатированный полисахарид, и раскрыто, что каррагинан и фукоидан ингибируют опосредованную вирусом парагриппа 3 гибель клеток в клетках HNep, когда клетки были инокулированы в присутствии полисахаридов, при этом каррагинан был более эффективен, чем фукоидан (пример 13). Аналогичные результаты были получены в том же эксперименте после инокуляции вирусом гриппа H3N2, при этом йота-каррагинан обладал наилучшим защитным эффектом в большинстве концентраций (пример 14). В данном документе также показано, что предварительная обработка вируса фукоиданом не способна уменьшать образование бляшек вируса птичьего гриппа H5N1 в клетках MDCK (пример 15).WO 2009/027057 describes antiviral compositions comprising a sulfated polysaccharide and discloses that carrageenan and fucoidan inhibit parainfluenza virus 3-mediated cell death in HNep cells when the cells were inoculated in the presence of the polysaccharides, with carrageenan being more effective than fucoidan (Example 13). Similar results were obtained in the same experiment after inoculation with H3N2 influenza virus, with iota-carrageenan having the best protective effect at most concentrations (Example 14). This document also shows that pre-treatment of the virus with fucoidan is unable to reduce plaque formation of H5N1 avian influenza virus in MDCK cells (Example 15).

В WO 2011/100805 описаны способы ингибирования вируса семейства ортомиксовирусов, включающие приведение вируса или клетки, инфицированной вирусом, в контакт с эффективным количеством состава, содержащего сульфатированный полисахарид со средней молекулярной массой 4000 дальтон или более. Составы на основе сульфатированных полисахаридов снижают цитопатическое действие (ЦПД) вируса гриппа А типа H1N1, штамм California/07/2009, в клетках MDCK, но не эффективны в том же эксперименте против вируса гриппа А типа H3N2, штамм Brisbane/10/2007. Заявители WO 2011/100805 в пресс-релизе от 5 марта 2020 года сообщили, что в предыдущих исследованиях они отмечали низкую активность их коммерчески доступного фукоиданового продукта в отношении коронавирусов по сравнению с активностью, наблюдаемой в отношении других вирусов, таких как грипп, герпес, метапневмовирус человека и респираторно-синцитиальный вирус (https://www.marinova.com.au/news/fucoidan-and-novel-coronavirus/).WO 2011/100805 describes methods for inhibiting a virus of the orthomyxoviridae family, comprising contacting the virus or a cell infected with the virus with an effective amount of a composition comprising a sulfated polysaccharide with an average molecular weight of 4000 daltons or more. Compositions based on sulfated polysaccharides reduce the cytopathic effect (CPE) of influenza A virus type H1N1, strain California/07/2009, in MDCK cells, but are not effective in the same experiment against influenza A virus type H3N2, strain Brisbane/10/2007. The applicants of WO 2011/100805 reported in a press release dated 5 March 2020 that in previous studies they had noted low activity of their commercially available fucoidan product against coronaviruses compared to the activity observed against other viruses such as influenza, herpes, human metapneumovirus and respiratory syncytial virus (https://www.marinova.com.au/news/fucoidan-and-novel-coronavirus/).

Wang et. al. (Wang, W., Wu, J., Zhang, X. и др. Inhibition of Influenza A Virus Infection by Fucoidan Targeting Viral Neuraminidase and Cellular EGFR Pathway. Sci Rep 7, 40760 (2017). DOI: 10.1038/srep40760) обнаружили, что фукоидан из Kjellmaniella crassifolia снижает ЦПД и образование бляшек в клетках MDCK после инфицирования различными штаммами H1N1 (PR8, Cal09 и ТХ09), а также штаммом H3N2 Minnesota. Кроме того, в ходе анализа методом поверхностного плазмонного резонанса (ППР) было обнаружено, что фукоидан связывается с нейраминидазным (NA) белком подтипов H1N1 (Cal09) и H3N2 (Minnesota).Wang et. al. (Wang, W., Wu, J., Zhang, X., et al. Inhibition of Influenza A Virus Infection by Fucoidan Targeting Viral Neuraminidase and Cellular EGFR Pathway. Sci Rep 7, 40760 (2017). DOI: 10.1038/srep40760) found that fucoidan from Kjellmaniella crassifolia reduces CPE and plaque formation in MDCK cells after infection with different H1N1 strains (PR8, Cal09, and TX09) as well as the H3N2 Minnesota strain. Furthermore, fucoidan was found to bind to the neuraminidase (NA) protein of the H1N1 (Cal09) and H3N2 (Minnesota) subtypes using surface plasmon resonance (SPR) analysis.

Авторы полагают, что фукоидан может ингибировать процесс проникновения и высвобождения вируса гриппа А путем прямого связывания с NA гриппа А.The authors suggest that fucoidan may inhibit the entry and release process of influenza A virus by directly binding to influenza A NA.

Таким образом, фукоидан эффективен лишь в отношении некоторых семейств вирусов, при этом невозможно предсказать эффективность в отношении определенного вируса. Даже в пределах одного семейства ответ сильно варьируется для различных видов и даже штаммов. Несмотря на то, что был предложен механизм действия фукоидана в отношении вируса гриппа А, результаты исследований композиций фукоидана в отношении разных видов и штаммов вируса гриппа А были противоречивыми. Кроме того, предложенный механизм ограничен вирусами гриппа А, поскольку он зависим от молекулы-мишени, специфичной для этого семейства.Thus, fucoidan is effective only against certain virus families, and it is impossible to predict the effectiveness against a specific virus. Even within a family, the response varies greatly between species and even strains. Although a mechanism of action of fucoidan against influenza A virus has been proposed, the results of studies of fucoidan formulations against different influenza A virus species and strains have been contradictory. In addition, the proposed mechanism is limited to influenza A viruses, since it depends on a target molecule specific to this family.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

В первом аспекте настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции, содержащей фукоидан, для применения в способе лечения или предотвращения, путем интраназального введения, коронавирусной инфекции у человека. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что фукоидан, вводимый в назальный эпителий человека, уменьшает репликацию вирусов, относящихся к семейству коронавирусов. Это является неожиданным и противоречит результатам, о которых ранее сообщали заявители WO 2011/100805. Без ограничения рамками какой-либо конкретной теории, авторы настоящего изобретения полагают, что фукоидан, содержащий сульфатные группы, имеющие отрицательный заряд в растворе и физиологической среде, взаимодействует с положительно заряженными поверхностными структурами, такими как поверхностные белки вируса с суммарным положительным зарядом, или с поверхностными белками вируса, несущими положительный заряд. У вирусов, имеющих суммарный положительный заряд в рецептор-связывающем домене (RBD) их рецепторов, которые связываются с клетками-хозяевами, связывание сульфатных групп фукоидана с этими положительно заряженными фрагментами может мешать вирусу прикрепляться и проникать в клетку-хозяина человека. Например, фукоидан может связываться с рецептор-связывающим доменом (RBD) домена S1 шиповидного белка (S-белка) коронавируса ОС-43, SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2, которые имеют суммарный положительный заряд.In a first aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising fucoidan for use in a method of treating or preventing, by intranasal administration, coronavirus infection in humans. The inventors of the present invention have found that fucoidan administered to the nasal epithelium of humans reduces the replication of viruses belonging to the coronavirus family. This is unexpected and contrary to the results previously reported by the applicants of WO 2011/100805. Without being limited by any particular theory, the inventors believe that fucoidan, which contains sulfate groups having a negative charge in solution and physiological environment, interacts with positively charged surface structures, such as surface proteins of the virus with a net positive charge, or with surface proteins of the virus bearing a positive charge. In viruses that have a net positive charge in the receptor-binding domain (RBD) of their receptors that bind to host cells, binding of fucoidan sulfate groups to these positively charged moieties can interfere with the virus's ability to attach to and enter the human host cell. For example, fucoidan can bind to the receptor-binding domain (RBD) of the S1 domain of the spike protein (S protein) of coronavirus OC-43, SARS-CoV-1, and SARS-CoV-2, which have a net positive charge.

Таким образом, фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению эффективны для лечения коронавирусной инфекции у человека. Указанные фармацевтические композиции обеспечивают снижение вирусной нагрузки или титра вируса у субъекта. Оба параметра можно определить с помощью методов, известных в данной области техники, например, с помощью количественной полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ). В одном из вариантов реализации лечение снижает назальную вирусную нагрузку у субъекта. В одном из вариантов реализации назальную вирусную нагрузку определяют с помощью ПЦР-РВ, проводимой в образце мазка из носа субъекта. Поскольку высокая назальная вирусная нагрузка SARS-CoV-2 является фактором риска развития тяжелых форм COVID-19, снижение назальной вирусной нагрузки может снижать риск развития тяжелых симптомов COVID-19. Тяжелый COVID-19 можно охарактеризовать как возникновение одышки, частоту дыхания 30 и более вдохов в минуту, насыщение крови кислородом 3% и менее, отношение парциального давления артериального кислорода к содержанию кислорода во вдыхаемом воздухе (PaO2:PiO2) менее 300 мм рт. ст. или наличие инфильтратов в более чем 50% легочного поля (Wu Z, McGoogan JM. Characteristics of and important lessons from the coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak in China: summary of a report of 72,314 cases from the Chinese Center for Disease Control and Prevention. JAMA 2020; 323:1239-1242). Высокая вирусная нагрузка коронавирусами приводит к более тяжелому воспалительному ответу у пациента. Избыточный иммунный ответ является причиной осложнений, упоминаемых в разделе «уровень техники». Таким образом, снижение назальной вирусной нагрузки может также предотвращать утяжеление COVID-19 и развитие ОРДС или ОРВИ. Кроме того, снижение вирусной нагрузки в носу может снижать риск того, что скопившийся назальный секрет аспирируется в легкие и вызовет инфицирование нижних дыхательных путей SARS-CoV-2, что согласуется с выводами в работе Hou, Y.J. et al (упоминаемой выше).Thus, the pharmaceutical compositions of the present invention are effective for treating coronavirus infection in humans. The pharmaceutical compositions provide a reduction in the viral load or titer of the virus in a subject. Both parameters can be determined using methods known in the art, such as quantitative real-time polymerase chain reaction (RT-PCR). In one embodiment, the treatment reduces the nasal viral load in a subject. In one embodiment, the nasal viral load is determined using RT-PCR performed on a nasal swab sample from the subject. Since high nasal SARS-CoV-2 viral load is a risk factor for developing severe forms of COVID-19, reducing the nasal viral load can reduce the risk of developing severe symptoms of COVID-19. Severe COVID-19 can be characterized as the occurrence of shortness of breath, a respiratory rate of 30 or more breaths per minute, blood oxygen saturation of 3% or less, the ratio of the partial pressure of arterial oxygen to the oxygen content of inspired air (PaO 2 :PiO 2 ) less than 300 mmHg, or the presence of infiltrates in more than 50% of the lung field (Wu Z, McGoogan JM. Characteristics of and important lessons from the coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak in China: summary of a report of 72,314 cases from the Chinese Center for Disease Control and Prevention. JAMA 2020; 323:1239-1242). High viral load of coronaviruses leads to a more severe inflammatory response in the patient. Excessive immune response is the cause of the complications mentioned in the background section. Thus, reducing nasal viral load may also prevent the severity of COVID-19 and the development of ARDS or SARS. In addition, reducing nasal viral load may reduce the risk of accumulated nasal secretions being aspirated into the lungs and causing lower respiratory tract infection with SARS-CoV-2, which is consistent with the findings of Hou, YJ et al (cited above).

Настоящее изобретение включает способ лечения COVID-19, включающий способ обнаружения вирусной РНК SARS-CoV-2 в образце, полученном от субъекта, и, в случае обнаружения вирусной РНК, этап лечения COVID-19, описанный в настоящей заявке. В способе обнаружения вирусной РНК SARS-CoV-2 в образце, полученном от субъекта, можно применять диагностический метод CRISPR (например, с использованием метода DECTECTR™ с использованием Casl2 (Chen и др., Science 360, 436-439 (2018) и, в частности, для обнаружения SARS-CoV-2 Broughton и др., Nat Biotechnol (2020) https://doi.org/10.1038/s41587-020-0513-4), или с использованием метода SHERLOCK™ с использованием Casl3 (Gootenberg и др., Science 356: 438-442 (2017)). В качестве альтернативы, в способе обнаружения вирусной РНК SARS-CoV-2 в образце, полученном от субъекта, можно использовать анализ методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) или другие диагностические методы, известные в данной области техники.The present invention includes a method of treating COVID-19, comprising a method of detecting SARS-CoV-2 viral RNA in a sample obtained from a subject and, if viral RNA is detected, the step of treating COVID-19 as described herein. A method for detecting SARS-CoV-2 viral RNA in a sample obtained from a subject may employ a CRISPR diagnostic assay (e.g., using the DECTECTR™ assay using Casl2 (Chen et al., Science 360, 436–439 (2018) and, in particular, for detecting SARS-CoV-2 Broughton et al., Nat Biotechnol (2020) https://doi.org/10.1038/s41587-020-0513-4), or using the SHERLOCK™ assay using Casl3 (Gootenberg et al., Science 356: 438–442 (2017)). Alternatively, a method for detecting SARS-CoV-2 viral RNA in a sample obtained from a subject may employ a reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) assay or other diagnostic methods known in the art.

Фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению также подходят для предотвращения коронавирусной инфекции у людей. Для предотвращения коронавирусной инфекции фармацевтические композиции согласно настоящему изобретению вводят интраназально субъектам, которым не делали тест на коронавирусную инфекцию, или субъектам, которым делали тест на коронавирусную инфекцию, и результат был отрицательным. В конкретных вариантах реализации субъект относится к категории высокого риска (согласно определению в настоящей заявке), является медицинским работником или находится в тесном контакте с пациентом, инфицированным SARS-CoV-2 (согласно определению в настоящей заявке). Указанные фармацевтические композиции эффективны и подходят для предотвращения коронавирусной инфекции, поскольку при превентивном применении они препятствуют инфицированию вирусом клеток назального эпителия, не вредны для назального эпителия, и их удобно применять интраназально. Поскольку фукоидан одобрен для применения в качестве пищевой добавки в дозах до 250 мг в сутки, композиции согласно настоящему изобретению считаются безопасными для перорального приема даже при проглатывании и имеют низкий риск возникновения нежелательных явлений.The pharmaceutical compositions of the present invention are also suitable for preventing coronavirus infection in humans. To prevent coronavirus infection, the pharmaceutical compositions of the present invention are administered intranasally to subjects who have not been tested for coronavirus infection or to subjects who have been tested for coronavirus infection and the result was negative. In specific embodiments, the subject is in a high-risk category (as defined herein), is a healthcare worker, or is in close contact with a patient infected with SARS-CoV-2 (as defined herein). These pharmaceutical compositions are effective and suitable for preventing coronavirus infection because, when used preventively, they prevent the virus from infecting nasal epithelial cells, are not harmful to the nasal epithelium, and are convenient to use intranasally. Since fucoidan is approved for use as a dietary supplement at doses of up to 250 mg per day, the compositions of the present invention are considered safe for oral administration, even when swallowed, and have a low risk of adverse events.

В одном из вариантов реализации коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую ОС43, SARS-CoV-1 или SARS-CoV-2. Как было обнаружено авторами настоящего изобретения, композиции согласно настоящему изобретению эффективны в отношении снижения вирусной репликации ОС43 и SARS-CoV-2 в назальном эпителии. Аналогичный эффект предполагается и в отношении SARS-CoV-1. Авторами настоящего изобретения в приведенных экспериментах было показано, что отрицательно заряженные сульфатные группы фукоидана взаимодействуют с положительно заряженными поверхностными фрагментами вируса, такими как поверхностные белки вируса. Примером такого положительно заряженного поверхностного фрагмента является RBD домена S1 шиловидного белка ОС43, SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2, которые имеют суммарный положительный заряд, равный +6 в случае ОС-43 и SARS-CoV-2 и +2 в случае SARS-CoV-1. Поэтому противовирусное действие композиций согласно настоящему изобретению, наблюдаемое в исследованиях на ОС-43 и SARS-CoV-2, может быть экстраполировано на SARS-CoV-1.In one embodiment, the coronavirus infection is an infection caused by OC43, SARS-CoV-1 or SARS-CoV-2. As found by the inventors, the compositions of the present invention are effective in reducing viral replication of OC43 and SARS-CoV-2 in the nasal epithelium. A similar effect is expected for SARS-CoV-1. The inventors have shown in the experiments cited that the negatively charged sulfate groups of fucoidan interact with positively charged surface fragments of the virus, such as surface proteins of the virus. An example of such a positively charged surface fragment is the RBD of the S1 domain of the pin protein of OC43, SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2, which have a net positive charge of +6 in the case of OC-43 and SARS-CoV-2 and +2 in the case of SARS-CoV-1. Therefore, the antiviral activity of the compositions of the present invention observed in studies on OC-43 and SARS-CoV-2 can be extrapolated to SARS-CoV-1.

Инфекция также может представлять собой коинфекцию, вызываемую коронавирусом и другим типом респираторного вируса. В другом варианте реализации инфекция представляет собой коинфекцию, вызываемую риновирусом и коронавирусом. В одном из вариантов реализации коронавирус представляет собой S ARS-CoV-2.The infection may also be a co-infection between a coronavirus and another type of respiratory virus. In another embodiment, the infection is a co-infection between a rhinovirus and a coronavirus. In one embodiment, the coronavirus is S ARS-CoV-2.

В одном из вариантов реализации коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую SARS-CoV-2. Способы выявления субъектов, инфицированных SARS-CoV-2, известны в данной области техники и применяются в современной клинической практике. В одном из вариантов реализации для выявления субъектов с активной инфекцией SARS-CoV-2 можно применять исследование образцов, например образцов мазка из носа и/или глотки, с помощью высокопроизводительного секвенирования или анализа методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в режиме реального времени (ОТ-ПЦР). В качестве альтернативы, можно применять методы диагностики на основе CRISPR, упоминаемые выше.In one embodiment, the coronavirus infection is an infection caused by SARS-CoV-2. Methods for identifying subjects infected with SARS-CoV-2 are known in the art and are used in current clinical practice. In one embodiment, testing of samples, such as nasal and/or pharyngeal swab samples, using high-throughput sequencing or real-time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis can be used to identify subjects with active SARS-CoV-2 infection. Alternatively, the CRISPR-based diagnostics mentioned above can be used.

Согласно настоящему изобретению обработка включает интраназальное введение фармацевтических композиций согласно настоящему изобретению. В одном из вариантов реализации фармацевтическую композицию вводят в назальный эпителий субъекта. Таким образом, фармацевтическую композицию можно вводить местно в клетки назального эпителия. Такое введение включает назальное введение растворов, гелей, кремов, порошков или пен. Введение можно осуществлять путем закапывания с помощью пипетки, закапывания из флакона-капельницы или распыления фармацевтической композиции в виде спрея в ноздри, распыления в виде аэрозоля или мелкодисперсного распыления композиции и вдыхания распыленной композиции, или путем нанесения композиции на назальный эпителий.According to the present invention, the treatment includes intranasal administration of the pharmaceutical compositions according to the present invention. In one embodiment, the pharmaceutical composition is administered to the nasal epithelium of the subject. Thus, the pharmaceutical composition can be administered locally to the cells of the nasal epithelium. Such administration includes nasal administration of solutions, gels, creams, powders or foams. The administration can be carried out by instillation using a pipette, instillation from a dropper bottle or spraying the pharmaceutical composition in the form of a spray into the nostrils, spraying in the form of an aerosol or fine spray of the composition and inhalation of the sprayed composition, or by applying the composition to the nasal epithelium.

Также предложены способы лечения или предотвращения коронавирусной инфекции, включающие интраназальное введение нуждающемуся в этом субъекту-млекопитающему фармацевтически эффективного количества фармацевтической композиции, содержащей фукоидан. Предпочтительно субъект представляет собой человека.Also provided are methods for treating or preventing coronavirus infection, comprising intranasally administering to a mammalian subject in need thereof a pharmaceutically effective amount of a pharmaceutical composition containing fucoidan. Preferably, the subject is a human.

В одном из вариантов реализации композиция представляет собой назальный спрей, и интраназальное введение, таким образом, представляет собой введение назального спрея. Введение назального спрея включает введение насадки в ноздрю, активацию распылительного механизма, который выталкивает и распыляет композицию через насадку в ноздрю, возможно, с одновременной ингаляцией, и повторение этих же стадий со второй ноздрей. Образующиеся капли или частицы затем осаждаются на назальный эпителий.In one embodiment, the composition is a nasal spray, and intranasal administration thus is administration of a nasal spray. Administration of a nasal spray includes inserting a nozzle into a nostril, activating a spray mechanism that expels and sprays the composition through the nozzle into the nostril, possibly with simultaneous inhalation, and repeating these same steps with the second nostril. The resulting droplets or particles are then deposited on the nasal epithelium.

Естественное биение ресничек мерцательного эпителия переносит композиции к близлежащему эпителию носоглотки, ротоглотки и гортаноглотки. Поэтому введение назального спрея позволяет доставлять композиции согласно настоящему изобретению к первоначальной точке инфицирования коронавирусами - эпителиальным клеткам верхних дыхательных путей. Это возможно без вмешательства медицинского работника и без медицинской помощи, и достигается с помощью обычного, простого в применении устройства. Назальные спреи характеризуются очень хорошей комплаентностью пользователей.The natural beating of the cilia of the ciliated epithelium transports the compositions to the adjacent epithelium of the nasopharynx, oropharynx and laryngopharynx. Therefore, the administration of a nasal spray allows the compositions of the present invention to be delivered to the initial point of infection with coronaviruses - the epithelial cells of the upper respiratory tract. This is possible without the intervention of a health worker and without medical assistance, and is achieved using a conventional, easy-to-use device. Nasal sprays are characterized by very good user compliance.

Фукоидан в контексте настоящего изобретения следует понимать как полисахариды морского происхождения, содержащие L-фукозные мономеры, которые частично сульфатированы, и встречаются и могут быть экстрагированы из различных видов бурых морских водорослей или бурых водорослей (т.е. класса Phaeophyceae). Экстракты из коричневых водорослей, включая экстракты, содержащие фукоидан, исследуются на предмет их разнообразной биологической активности. Как обсуждалось в разделе «уровень техники», фукоидан исследовали в отношении противовирусной активности in vitro с получением противоречивых результатов. Фукоидан не вреден для слизистой оболочки дыхательных путей, как показано в примере. Информация о химической структуре фукоидана приведена в определениях. Фукоидан может быть получен из любых видов бурых водорослей, таких как ундария перистая (Undaria pinnatifida) или фукус пузырчатый (Fucus vesiculosus).Fucoidan in the context of the present invention is to be understood as polysaccharides of marine origin containing L-fucose monomers, which are partially sulfated, and occur and can be extracted from various species of brown seaweed or brown algae (i.e. class Phaeophyceae). Extracts from brown algae, including extracts containing fucoidan, are being investigated for their various biological activities. As discussed in the section "prior art", fucoidan has been investigated for antiviral activity in vitro with conflicting results. Fucoidan is not harmful to the mucous membrane of the respiratory tract, as shown in the example. Information on the chemical structure of fucoidan is given in the definitions. Fucoidan can be obtained from any species of brown algae, such as Undaria pinnatifida or Fucus vesiculosus.

В одном из вариантов реализации фармацевтическая композиция представляет собой водный раствор. Водные растворы являются предпочтительными, поскольку фукоидан совместим с водой, применяемой в качестве носителя, и стабилен в водных составах. Водные растворы особенно предпочтительны, поскольку они совместимы с распылительным механизмом и материалами большинства видов коммерчески доступных назальных распылительных устройств. Водные растворы также являются предпочтительными благодаря низкому риску возникновения побочных эффектов.In one embodiment, the pharmaceutical composition is an aqueous solution. Aqueous solutions are preferred because fucoidan is compatible with water as a carrier and is stable in aqueous formulations. Aqueous solutions are particularly preferred because they are compatible with the spray mechanism and materials of most types of commercially available nasal spray devices. Aqueous solutions are also preferred due to the low risk of side effects.

В одном из вариантов реализации фармацевтическая композиция содержит от 0,1% до 2,7%, более предпочтительно от 0,25 до 1,8%, наиболее предпочтительно от 0,5 до 1% (масс./масс.) фукоидана. Эти количества могут хорошо растворяться в водных носителях и образовывать стабильные водные растворы, что является предпочтительным для интраназального введения. При концентрациях фукоидана выше 2,5% (масс./масс.) растворимость становится более проблематичной. Кроме того, фармацевтические композиции, содержащие эти количества, имеют внешний вид и запах, приемлемый для назального введения.In one embodiment, the pharmaceutical composition comprises 0.1% to 2.7%, more preferably 0.25 to 1.8%, most preferably 0.5 to 1% (w/w) of fucoidan. These amounts can dissolve well in aqueous vehicles and form stable aqueous solutions, which is preferred for intranasal administration. At fucoidan concentrations above 2.5% (w/w), solubility becomes more problematic. In addition, pharmaceutical compositions containing these amounts have an appearance and odor acceptable for nasal administration.

В другом варианте реализации концентрация фукоидана в фармацевтической композиции может составлять от примерно 20000 мкг/мл до примерно 100 мкг/мл, 500 мкг/мл, 1250 мкг/мл или 2500 мкг/мл. Например, концентрация фукоидана может составлять 2500 мкг/мл, 1250 мкг/мл, 500 мкг/мл или 100 мкг/мл. В одном из вариантов реализации концентрация фукоидана составляет от примерно 20000 мкг/мл до примерно 1250 мкг/мл.In another embodiment, the concentration of fucoidan in the pharmaceutical composition may be from about 20,000 μg/mL to about 100 μg/mL, 500 μg/mL, 1250 μg/mL, or 2500 μg/mL. For example, the concentration of fucoidan may be 2500 μg/mL, 1250 μg/mL, 500 μg/mL, or 100 μg/mL. In one embodiment, the concentration of fucoidan is from about 20,000 μg/mL to about 1250 μg/mL.

В одном из вариантов реализации фармацевтическая композиция содержит раствор хлорида натрия. Хлорид натрия может использоваться в качестве агента, регулирующего тоничность. Регулирование осмоляльности фармацевтических композиций для назального введения является предпочтительной для сохранения целостности назального эпителия и хорошо известно в данной области техники. Хлорид натрия является предпочтительным, поскольку ионы этой соли присутствуют в организме человека повсеместно, и интраназальное введение растворов хлорида натрия не вызывает каких-либо побочных эффектов. Кроме того, раствор хлорида натрия также безопасен для приема внутрь и имеет приемлемый вкус и запах. Это важно с точки зрения приверженности лечению, поскольку после назального введения, особенно введения назального спрея, как обсуждалось выше, вводимая доза композиции может оказаться в глоточной области субъекта и перед проглатыванием может контактировать со вкусовыми рецепторами. Кроме того, он является предпочтительным, поскольку совместим с фукоиданом.In one embodiment, the pharmaceutical composition comprises a sodium chloride solution. Sodium chloride can be used as a tonicity adjusting agent. Adjusting the osmolality of pharmaceutical compositions for nasal administration is preferred to maintain the integrity of the nasal epithelium and is well known in the art. Sodium chloride is preferred because the ions of this salt are ubiquitous in the human body and intranasal administration of sodium chloride solutions does not cause any side effects. In addition, the sodium chloride solution is also safe for oral administration and has an acceptable taste and odor. This is important in terms of compliance with treatment, since after nasal administration, especially administration of a nasal spray, as discussed above, the administered dose of the composition may end up in the pharyngeal region of the subject and may contact the taste buds before swallowing. In addition, it is preferred because it is compatible with fucoidan.

В одном из вариантов реализации водный раствор является изотоническим. Изотонические растворы являются предпочтительными, поскольку при нанесении на назальный эпителий они не будут приводить к осмотическому давлению, отрицательному или положительному, на эпителий. Поэтому они являются очень мягкими носителями для композиций фукоидана согласно настоящему изобретению, сохраняющими целостность назального эпителия.In one embodiment, the aqueous solution is isotonic. Isotonic solutions are preferred because when applied to the nasal epithelium, they will not impart osmotic pressure, negative or positive, to the epithelium. Therefore, they are very gentle carriers for the fucoidan compositions of the present invention, maintaining the integrity of the nasal epithelium.

Предпочтительно изотонический водный раствор представляет собой раствор хлорида натрия, но для регулирования осмоляльности могут применяться и другие агенты.Preferably, the isotonic aqueous solution is sodium chloride solution, but other agents may be used to adjust osmolality.

Следует понимать, что помимо ингредиентов, конкретно упомянутых выше, составы, описанные в настоящей заявке, могут включать и другие агенты, традиционно применяемые для назального введения, такие как консерванты, регуляторы рН, модификаторы вязкости, увлажняющие агенты, растворители, солюбилизаторы, антиконгестанты, такие как альфа-симпатомиметики, эфирные масла, такие как масло мяты перечной, или охлаждающие агенты, такие как ментол.It should be understood that in addition to the ingredients specifically mentioned above, the compositions described herein may include other agents conventionally used for nasal administration, such as preservatives, pH adjusters, viscosity modifiers, wetting agents, solvents, solubilizers, decongestants such as alpha-sympathomimetics, essential oils such as peppermint oil, or cooling agents such as menthol.

В одном из вариантов реализации фармацевтическую композицию вводят интраназально два или три раза в сутки в каждую ноздрю субъекта. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что введение двух доз в течение 24 часов с интервалом в восемь часов более эффективно для снижения вирусной репликации, чем применение одной дозы в течение 24 часов, и поэтому ожидается, что введение три раза в сутки дополнительно повышает эффективность. Потребители привыкли применять назальный спрей 3 раза в сутки или каждые 6-8 часов, и еще более частое применение было бы менее удобным для потребителя.In one embodiment, the pharmaceutical composition is administered intranasally two or three times a day to each nostril of the subject. The inventors have found that administering two doses within 24 hours, eight hours apart, is more effective in reducing viral replication than administering a single dose within 24 hours, and therefore, administering three times a day is expected to further enhance the efficacy. Consumers are accustomed to using the nasal spray three times a day or every 6-8 hours, and more frequent use would be less convenient for the consumer.

В одном из вариантов реализации фармацевтическую композицию вводят в дозе от 3,75 мг до 10,15 мг фукоидана в каждую ноздрю субъекта за одно введение. В альтернативном варианте реализации фармацевтическую композицию вводят в дозе от 1 мг до 4 мг фукоидана в каждую ноздрю субъекта за одно введение. В другом варианте реализации фармацевтическую композицию вводят в дозе примерно 1,4 мг фукоидана за одно распыление назального спрея. Предпочтительно каждое введение включает два распыления спрея в каждую ноздрю субъекта. Поэтому предпочтительно фармацевтическую композицию вводят в дозе примерно 2,8 мг фукоидана на ноздрю за одно введение. Таким образом, общая доза за одно введение предпочтительно составляет 5,8 мг фукоидана. Предпочтительно фармацевтическую композицию вводят три-четыре раза в сутки. Эта доза считается эффективной in vivo.In one embodiment, the pharmaceutical composition is administered at a dose of 3.75 mg to 10.15 mg of fucoidan per nostril of the subject per administration. In an alternative embodiment, the pharmaceutical composition is administered at a dose of 1 mg to 4 mg of fucoidan per nostril of the subject per administration. In another embodiment, the pharmaceutical composition is administered at a dose of about 1.4 mg of fucoidan per nasal spray. Preferably, each administration includes two sprays per nostril of the subject. Therefore, preferably, the pharmaceutical composition is administered at a dose of about 2.8 mg of fucoidan per nostril per administration. Thus, the total dose per administration is preferably 5.8 mg of fucoidan. Preferably, the pharmaceutical composition is administered three to four times per day. This dose is considered effective in vivo.

В одном из вариантов реализации фукоидан представляет собой фукоидан, экстрагированный из Undaria pinnatifida. Фукоидан экстрагируют из Undaria pinnatifida как описано в литературе в виде сульфатированного галактофукана, поскольку он содержит большое количество галактозы, например 40% мол. или более, от общего количества нейтральных Сахаров. Undaria pinnatifida является предпочтительным источником фукоидана для фармацевтических композиций согласно настоящему изобретению, поскольку она обеспечивает получение фукоиданов с высоким содержанием сульфата и широко доступна.In one embodiment, the fucoidan is fucoidan extracted from Undaria pinnatifida. Fucoidan is extracted from Undaria pinnatifida as described in the literature as sulfated galactofucan, since it contains a high amount of galactose, such as 40 mol% or more, of the total amount of neutral sugars. Undaria pinnatifida is a preferred source of fucoidan for the pharmaceutical compositions of the present invention, since it provides fucoidans with a high sulfate content and is widely available.

В одном из вариантов реализации фукоидан имеет среднюю молекулярную массу 150 кДа и нижний предел диапазона значений молекулярной массы, равный 10 кДа. В одном из вариантов реализации фукоидан имеет среднюю молекулярную массу более 7 кДа. В одном из вариантов реализации фукоидан имеет среднюю молекулярную массу более 10 кДа. В одном из вариантов реализации фукоидан имеет среднюю молекулярную массу от 10 кДа до 500 кДа. В одном из вариантов реализации фукоидан имеет среднюю молекулярную массу от 50 кДа до 250 кДа. В одном из вариантов реализации фукоидан имеет среднюю молекулярную массу от 50 кДа до 120 кДа. В другом варианте реализации фукоидан имеет среднюю молекулярную массу от 70 кДа до 105 кДа. Такая высокая средняя молекулярная масса обеспечивает сложную структуру полисахарида, имеющего большую площадь поверхности для взаимодействия с поверхностью вируса. Указанные большие молекулы являются гибкими по своей конфигурации и могут обволакивать поверхность вируса, обеспечивая множественное связывание между поверхностными белками вируса и сульфатными группами фукоидана. Кроме того, фукоиданы со средней молекулярной массой более 70 кДа были эффективны в отношении снижения числа копий генома вируса как для ОС43, так и для SARS-CoV-2 (Пример 1, 2 и 3), и проявляли активность в отношении связывания с вирусными белками S1 и RBD. Установление нижнего предела молекулярной массы, равного 10 кДа, приводит к более высокому выходу больших полимерных цепей.In one embodiment, the fucoidan has an average molecular weight of 150 kDa and a lower limit of the molecular weight range of 10 kDa. In one embodiment, the fucoidan has an average molecular weight of greater than 7 kDa. In one embodiment, the fucoidan has an average molecular weight of greater than 10 kDa. In one embodiment, the fucoidan has an average molecular weight of 10 kDa to 500 kDa. In one embodiment, the fucoidan has an average molecular weight of 50 kDa to 250 kDa. In one embodiment, the fucoidan has an average molecular weight of 50 kDa to 120 kDa. In another embodiment, the fucoidan has an average molecular weight of 70 kDa to 105 kDa. Such a high average molecular weight provides a complex structure of the polysaccharide having a large surface area for interaction with the surface of the virus. These large molecules are flexible in their configuration and can wrap around the virus surface, allowing multiple binding between the viral surface proteins and the sulfate groups of fucoidan. In addition, fucoidans with an average molecular weight greater than 70 kDa were effective in reducing the viral genome copy number for both OC43 and SARS-CoV-2 (Example 1, 2, and 3), and exhibited binding activity to the viral S1 and RBD proteins. Setting the lower molecular weight limit to 10 kDa resulted in a higher yield of large polymer chains.

Фракции с молекулярной массой менее 7,2 кДа являются менее предпочтительными. Поэтому целесообразно использовать фракции фукоидана со средней молекулярной массой более 7,2 кДа, более предпочтительно более 10 кДа. Предпочтительно применение фукоидана с высокой молекулярной массой (ММ) с указанным нижним пределом ММ, поскольку для полимеров с высокой ММ не предполагается поступление в системный кровоток через слизистые оболочки. Даже если доза композиции проглатывается и попадает в ЖКТ, ожидается, что поступление в системный кровоток будет незначительным, поскольку высокомолекулярные полимеры не всасываются в кишечнике. Поэтому при интраназальном введении фармацевтических композиций согласно изобретению не ожидается каких-либо системных эффектов. Это особенно предпочтительно, поскольку снижает риск возникновения побочных эффектов.Fractions with a molecular weight of less than 7.2 kDa are less preferred. It is therefore advisable to use fucoidan fractions with an average molecular weight of more than 7.2 kDa, more preferably more than 10 kDa. It is preferable to use fucoidan with a high molecular weight (MW) with the specified lower MW limit, since high MW polymers are not expected to enter the systemic bloodstream through the mucous membranes. Even if a dose of the composition is swallowed and enters the gastrointestinal tract, it is expected that the entry into the systemic bloodstream will be insignificant, since high molecular weight polymers are not absorbed in the intestine. Therefore, no systemic effects are expected upon intranasal administration of the pharmaceutical compositions according to the invention. This is particularly preferable, since the risk of side effects is reduced.

Предпочтительно среднюю молекулярную массу определяют с помощью эксклюзионной хроматографии (ЭХ) с подвижной фазой, содержащей 150 мМ NaCl и имеющей рН 6.Preferably, the average molecular weight is determined by size exclusion chromatography (SEC) with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having a pH of 6.

В одном из вариантов реализации фукоидан имеет содержание сульфата от 20% до 40%. Это высокое содержание сульфата сопровождается большим отрицательным зарядом. В другом варианте реализации фукоидан имеет содержание сульфата более 27%. Более предпочтительным является содержание сульфата от 27% до 35%. Полагают, что большое количество отрицательно заряженных остатков обеспечивает особенно хорошее взаимодействие и связывание с поверхностными белками вирусов, в частности, в случае вирусов с поверхностными белками с суммарным положительным зарядом. Примером такого положительно заряженного поверхностного белка вируса является RBD домена S1 шиповидного белка ОС43, который имеет суммарный положительный заряд, равный +6. Без ограничения рамками какой-либо конкретной теории, полагают, что между положительно заряженными поверхностными белками вируса и сульфатными группами фукоидана образуется множество солевых мостиков, что приводит к стабильному связыванию поверхностных белков с частью молекулы фукоидана. Это связывание может даже приводить к конформационному изменению поверхностного белка, изменяя его функцию. Если положительно заряженный поверхностный белок представляет собой поверхностный белок вируса, который необходим для связывания с клеткой-хозяином, связывание фукоидана с этим поверхностным белком может инактивировать его и препятствовать связыванию с рецептором и проникновению в клетку-хозяина. Содержание сульфата в образце фукоидана можно определить с помощью гравиметрического метода, известного в данной области техники, например, путем кислотного гидролиза с последующим окислением и последующим осаждением сульфата бария. Затем полученную массу сульфата соотносят с массой образца фукоидана с получением содержания сульфата масс./масс.In one embodiment, the fucoidan has a sulfate content of 20% to 40%. This high sulfate content is accompanied by a high negative charge. In another embodiment, the fucoidan has a sulfate content of greater than 27%. More preferably, the sulfate content is 27% to 35%. It is believed that the large number of negatively charged residues provides particularly good interaction and binding with viral surface proteins, particularly in the case of viruses with surface proteins with a net positive charge. An example of such a positively charged viral surface protein is the RBD of the S1 domain of the OC43 spike protein, which has a net positive charge of +6. Without being limited by any particular theory, it is believed that multiple salt bridges are formed between the positively charged viral surface proteins and the sulfate groups of the fucoidan, resulting in stable binding of the surface proteins to the fucoidan moiety. This binding may even result in a conformational change in the surface protein, altering its function. If the positively charged surface protein is a viral surface protein that is required for binding to the host cell, binding of fucoidan to this surface protein may inactivate it and prevent binding to the receptor and entry into the host cell. The sulfate content of a fucoidan sample can be determined by a gravimetric method known in the art, such as acid hydrolysis followed by oxidation and subsequent precipitation of barium sulfate. The resulting sulfate mass is then related to the mass of the fucoidan sample to obtain the sulfate content w/w.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

ФИГ. 1: Число копий генома вируса ОС43 в копиях/мл, определенное в апикальных культуральных средах с течением времени, в зависимости от вмешательства.FIG. 1: OC43 virus genome copy number in copies/mL determined in apical culture media over time, depending on intervention.

ФИГ. 2: Число копий генома вируса SARS-CoV-2 в %, определенное в апикальных культуральных средах с течением времени, в зависимости от вмешательства.FIG. 2: SARS-CoV-2 viral genome copy number in % determined in apical culture media over time, depending on intervention.

ФИГ. 3: Число копий генома вируса ОС43 в копиях/мл, определенное в апикальных культуральных средах с течением времени, при обработке фукоиданом Vesta.FIG. 3: Genome copy number of OC43 virus in copies/ml determined in apical culture media over time, upon treatment with Vesta fucoidan.

ФИГ. 4: Число копий генома вируса ОС43 в копиях/мл, определенное в апикальных культуральных средах с течением времени, при обработке фукоиданом Jiwan.FIG. 4: The copy number of the OC43 virus genome in copies/mL determined in apical culture media over time upon treatment with Jiwan fucoidan.

ФИГ. 5: Число копий генома вируса ОС43 в копиях/мл, определенное в апикальных культуральных средах с течением времени, при обработке фукоиданом Nutra Green.FIG. 5: Genome copy number of OC43 virus in copies/ml determined in apical culture media over time, upon treatment with Nutra Green fucoidan.

ФИГ. 6: Эксперимент с применением изотермической титрационной микрокалориметрии (ИТК): результаты анализа 1 - фукоидан в домене S1 шиповидного белка.FIG. 6: Isothermal titration microcalorimetry (ITM) experiment: results of 1-fucoidan analysis in the S1 domain of the spike protein.

ФИГ. 7: Эксперимент с применением ИТК: результаты анализа 2 - фукоидан в домене S1 шиповидного белка.FIG. 7: ITC experiment: results of 2-fucoidan analysis in the S1 domain of spike protein.

ФИГ. 8: Термодинамические вклады связывания 1 мкМ фукоидана с 4 мкМ домена S1 шиповидного белка SARS-CoV-2.FIG. 8: Thermodynamic contributions of 1 μM fucoidan binding to 4 μM SARS-CoV-2 spike protein S1 domain.

ФИГ. 9: Эксперимент с применением ИТК: результаты анализа 3 - фукоидан в рецептор-связывающем домене (RBD).FIG. 9: ITC experiment: 3-fucoidan receptor binding domain (RBD) assay results.

ФИГ. 10: Эксперимент с применением ИТК: результаты анализа 4 - фукоидан в RBD.FIG. 10: ITC experiment: results of 4-fucoidan analysis in RBD.

ФИГ. 11: Термодинамические вклады связывания 2 мкМ фукоидана с 5 мкМ домена S1 шиповидного белка SARS-CoV-2.FIG. 11: Thermodynamic contributions of 2 μM fucoidan binding to 5 μM SARS-CoV-2 spike protein S1 domain.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

ОПРЕДЕЛЕНИЯDEFINITIONS

Следующие определения задают значения конкретных терминов в контексте настоящего изобретения, если в конкретном контексте не указано иное.The following definitions define the meanings of specific terms in the context of the present invention unless otherwise indicated in the specific context.

Термин «фукоидан» относится к полисахаридам морского происхождения, содержащим мономеры L-фукозы, частично сульфатированным и экстрагированным из съедобных видов бурых морских водорослей или бурых водорослей (Phaeophyceae). Химическая структура фукоиданов разнообразна и сложна. Помимо L-фукозы, в ней могут присутствовать другие моносахариды, такие как D-фукоза, манноза, галактоза, глюкоза и ксилоза. Конфигурация моносахаридов может варьироваться. Также может присутствовать глюкуроновая кислота. Степень сульфатирования, то есть, сколько гидроксильных остатков в полисахариде являются сульфатированными, может варьироваться. Характер замещения сульфатными группами, то есть какие гидроксильные группы в моносахариде являются сульфатированными, также может варьироваться. Моносахариды могут быть также частично О-ацетилированными. Полимер может быть линейным или разветвленным. Средняя молекулярная масса (ММ) фукоидана также может варьироваться. Сообщалось, что средняя ММ составляет от 4 кДа до 5 МДа. Среднюю ММ фукоидана можно определить с помощью эксклюзионной хроматографии (ЭХ), такой как гель-проникающая хроматография (ГПХ). На рынке представлено много видов и сортов фукоидана, и они входят в объем настоящего изобретения. Например, на рынке представлены производные фукоидана, такие как механически, химически или ферментативно обработанный фукоидан, и они входят в объем настоящего изобретения.The term fucoidan refers to marine-derived polysaccharides containing L-fucose monomers, partially sulfated, and extracted from edible species of brown seaweed or kelp (Phaeophyceae). The chemical structure of fucoidans is varied and complex. In addition to L-fucose, other monosaccharides such as D-fucose, mannose, galactose, glucose, and xylose may be present. The configuration of the monosaccharides may vary. Glucuronic acid may also be present. The degree of sulfation, that is, how many hydroxyl residues in the polysaccharide are sulfated, may vary. The substitution pattern of the sulfate groups, that is, which hydroxyl groups in the monosaccharide are sulfated, may also vary. The monosaccharides may also be partially O-acetylated. The polymer may be linear or branched. The average molecular weight (MW) of fucoidan may also vary. The average MW has been reported to be between 4 kDa and 5 MDa. The average MW of fucoidan can be determined by size exclusion chromatography (SEC) such as gel permeation chromatography (GPC). There are many types and grades of fucoidan on the market, and they are within the scope of the present invention. For example, fucoidan derivatives such as mechanically, chemically or enzymatically processed fucoidan are on the market, and they are within the scope of the present invention.

Раствор/ солюбилизация/ растворение включает молекулярные дисперсные и коллоидные дисперсные растворы.Solution/solubilization/dissolution includes molecular dispersed and colloidal dispersed solutions.

Изотоническим является раствор, который имеет осмолярность, близкую к осмолярности человеческой плазмы, то есть от 250 до 350 мОсм/л.An isotonic solution is one that has an osmolarity close to the osmolarity of human plasma, that is, from 250 to 350 mOsm/l.

Физиологический раствор представляет собой 0,9% масс./об. NaCl в очищенной воде.Saline solution is 0.9% w/v NaCl in purified water.

Степень сульфатирования представляет собой вычисленный процент моносахаридных звеньев, содержащих сульфатный заместитель. Степень сульфатирования можно рассчитать из данных элементного анализа с получением процентного содержания атомов углерода и серы в образце и соотнесением его с количеством атомов углерода в галактозном или фукозном моносахариде (шесть) и степенью ацетилирования, определенной для данного образца, полученной, например, с помощью 1H-ЯМР.The degree of sulfation is the calculated percentage of monosaccharide units containing a sulfate substituent. The degree of sulfation can be calculated from elemental analysis data by obtaining the percentage of carbon and sulfur atoms in a sample and relating it to the number of carbon atoms in the galactose or fucose monosaccharide (six) and the degree of acetylation determined for the sample, obtained for example by 1 H-NMR.

Содержание сульфатов представляет собой рассчитанное массовое процентное содержание сульфатных групп относительно массы образца фукоидана. Его можно определить с помощью гравиметрического метода, известного в данной области техники, например, путем кислотного гидролиза с последующим окислением и последующим осаждением сульфата бария. Затем полученную массу сульфата соотносят с массой образца фукоидана с получением содержания сульфата масс/масс.The sulfate content is the calculated mass percentage of sulfate groups relative to the mass of the fucoidan sample. It can be determined by a gravimetric method known in the art, for example by acid hydrolysis followed by oxidation and subsequent precipitation of barium sulfate. The resulting mass of sulfate is then related to the mass of the fucoidan sample to obtain the mass/mass sulfate content.

Категории высокого риска инфицирования SARS-COV-2 включают следующие: субъекты в возрасте 60 лет и старше; курильщики; субъекты, имеющие хроническое заболевание, включая болезни сердца, заболевания легких, диабет, рак или высокое кровяное давление; субъекты с иммунодефицитом, такие как субъекты, проходящие лечение от рака или аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит, системная красная волчанка, рассеянный склероз и воспалительное заболевание кишечника; субъекты, перенесшие трансплантацию, и ВИЧ-инфицированные.High-risk categories for SARS-COV-2 infection include the following: individuals aged 60 years or older; smokers; individuals with a chronic medical condition including heart disease, lung disease, diabetes, cancer, or high blood pressure; individuals with immunodeficiency, such as individuals undergoing treatment for cancer or autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, multiple sclerosis, and inflammatory bowel disease; individuals who have had a transplant; and individuals with HIV infection.

Лица, находящиеся в тесном контакте с пациентом, инфицированным SARS-CoV-2, представляют собой субъектов, живущих вместе с пациентом, имевших непосредственный или физический контакт с пациентом или находившихся в пределах двух метров от пациента в течение более 15 минут на момент, когда пациент впервые сообщил о симптомах, или после этого.Close contacts of a patient infected with SARS-CoV-2 are defined as individuals who live in the same household as the patient, have had direct or physical contact with the patient, or have been within two metres of the patient for more than 15 minutes at or after the time the patient first reported symptoms.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1Example 1

В данном примере описан эксперимент in vitro, в котором изучали действие фармацевтических композиций согласно настоящему изобретению на число копий генома вируса и показатели целостности эпителия и воспаления в модели клеток человека, инфицированных коронавирусом человека ОС43. Если не указано иное, в экспериментах культуральной средой была культуральная среда MucilAir (номер продукта ЕР04ММ, можно приобрести у Epithelix Sari, Женева, Швейцария), которая является готовой к применению химически охарактеризованной бессывороточной культуральной средой. Если не указано иное, инкубирование проводили при 34°С, 5% СО2 и 100% влажности.This example describes an in vitro experiment in which the effect of the pharmaceutical compositions of the present invention on the viral genome copy number and indices of epithelial integrity and inflammation in a model of human cells infected with the human coronavirus OC43 was studied. Unless otherwise stated, the culture medium in the experiments was MucilAir culture medium (product number EP04MM, available from Epithelix Sari, Geneva, Switzerland), which is a ready-to-use, chemically characterized, serum-free culture medium. Unless otherwise stated, incubations were performed at 34°C, 5% CO2 , and 100% humidity.

Клеточная модельCellular model

In vitro модель, используемая в данном эксперименте, представляла собой стандартизированную назальную человеческую трехмерную эпителиальную модель под названием MucilAir, выпускаемую компанией Epithelix Sari, Швейцария. Указанная модель имеет функциональные характеристики, аналогичные эпителию in vivo, такие как выработка слизи, мукоцилиарный клиренс и секреция цитокинов и хемокинов, и поэтому является подходящей моделью для разработки новых противовирусных фармацевтических композиций (В. Boda и др., Antiviral drug screening by assessing epithelial functions and innate immune responses in human 3D airway epithelium model, Antiviral Research 156 (2018) 72-79, https://doi.Org/10.1016/j.antiviral.2018.06.007 and A. Pizzorno и др., Characterization and treatment of SARS-CoV-2 in nasal and bronchial human airway epithelia, bioRxiv preprint, 2020, doi: https://doi.org/10.1101/2020.03.31.017889). Зрелая клеточная модель MucilAir состоит из базальных клеток, реснитчатых клеток и клеток слизи. Соотношение этих различных типов клеток является таким же, как наблюдаемое in vivo. Клеточную модель, используемую в эксперименте, получали следующим образом. Клетки дыхательных путей были получены от пациентов, перенесших биопсию носа. Эпителиальные клетки дыхательных путей человека выделяли, амплифицировали, и увеличивали их объем путем двух пассажей для сохранения физиологических характеристик клеток.The in vitro model used in this experiment was a standardized nasal human 3D epithelial model called MucilAir, manufactured by Epithelix Sari, Switzerland. This model has functional characteristics similar to those of epithelium in vivo, such as mucus production, mucociliary clearance, and secretion of cytokines and chemokines, and is therefore a suitable model for the development of new antiviral pharmaceutical compositions (B. Boda et al., Antiviral drug screening by assessing epithelial functions and innate immune responses in human 3D airway epithelium model, Antiviral Research 156 (2018) 72–79, https://doi.Org/10.1016/j.antiviral.2018.06.007 and A. Pizzorno et al., Characterization and treatment of SARS-CoV-2 in nasal and bronchial human airway epithelia, bioRxiv preprint, 2020, doi: https://doi.org/10.1101/2020.03.31.017889). The mature cell model of MucilAir consists of basal cells, ciliated cells, and mucus cells. The ratio of these different cell types is the same as that observed in vivo. The cell model used in the experiment was prepared as follows. Airway cells were obtained from patients who had undergone nasal biopsy. Human airway epithelial cells were isolated, amplified, and expanded in volume by two passages to maintain the physiological characteristics of the cells.

Клетки высевали на полупористую мембрану (Costar Transwell, размер пор 0,4 мкм) и культивировали на границе раздела воздух-жидкость для дифференцировки. Эпителий дыхательных путей восстанавливали из смеси клеток дыхательных путей человека от 14 отдельных здоровых доноров, чтобы уменьшить различия между донорами (метод, называемый MucilAir-Pool). Восстановленный эпителий дыхательных путей культивировали на границе раздела воздух-жидкость (ВЖ) в культуральной среде в 24-луночных планшетах с 6,5-мм вкладышами Transwell (кат. №3470, Corning Incorporated, Tweksbury, USA). Клеточные культуры хранили в течение 34 дней на границе раздела воздух-жидкость на момент начала экспериментов, и они были полностью дифференцированы на момент начала эксперимента. В эксперименте использовали в общей сложности 21 вкладыш. За три дня до начала эксперимента проверяли целостность и качество всех используемых вкладышей для культивирования клеток в ходе трехэтапной процедуры оценки качества. Во-первых, проводили визуальный осмотр под обычным инвертированным микроскопом. Критериями прохождения были видимое биение ресничек и однородный и гомогенный внешний вид. Во-вторых, убеждались, что во всех вкладышах происходит физиологическая выработка слизи путем измерения показателя преломления апикальной поверхности вкладышей. В-третьих, измеряли трансэпителиальное электрическое сопротивление (trans epithelial electrical resistance, TEER), как описано далее в описании. Критерием прохождения было значение TEER более 200 Ом.см2. Все вкладыши соответствовали указанным критериям оценки качества. Затем каждый вкладыш в тот же день промывали апикально культуральной средой для удаления накопившейся слизи и клеточного дебриса, чтобы свести к минимуму риск помех для исследований.Cells were seeded on a semiporous membrane (Costar Transwell, 0.4 μm pore size) and cultured at the air-liquid interface for differentiation. Airway epithelium was reconstituted from a mixture of human airway cells from 14 individual healthy donors to reduce inter-donor variation (called MucilAir-Pool method). Reconstituted airway epithelium was cultured at the air-liquid (AL) interface in culture medium in 24-well plates with 6.5 mm Transwell inserts (Cat. #3470, Corning Incorporated, Tweksbury, USA). Cell cultures were maintained for 34 days at the air-liquid interface at the start of the experiments and were fully differentiated at the start of the experiment. A total of 21 inserts were used in the experiment. Three days before the start of the experiment, all cell culture inserts used were checked for integrity and quality in a three-step quality assessment procedure. First, they were visually inspected under a conventional inverted microscope. The pass criteria were visible ciliary beat and a uniform and homogeneous appearance. Second, all inserts were verified to have physiological mucus production by measuring the refractive index of the apical surface of the inserts. Third, the trans epithelial electrical resistance (TEER) was measured as described later in the text. The pass criterion was a TEER value greater than 200 Ω.cm2 . All inserts met the specified quality assessment criteria. Each insert was then washed apically with culture medium on the same day to remove accumulated mucus and cellular debris to minimize the risk of interference with the studies.

КомпозицииCompositions

Композиции, используемые в Примере 1, приведены в Таблице 1.The compositions used in Example 1 are shown in Table 1.

Исследуемые композиции получали путем смешивания порошка фукоидана с физиологическим раствором (0,9% масс./об. NaCl в очищенной воде) в концентрации 10 мг/мл и растворения путем перемешивания на вортексе. Этот раствор дополнительно разбавляли физиологическим раствором (0,9% масс./об. NaCl в очищенной воде) по объему с получением исследуемых композиций с концентрациями 5 мг/мл и 1,25 мг/мл. Для каждой дозы наносили с помощью пипетки 10 мкл исследуемой композиции на апикальную сторону клеточной модели с получением дозы 12,5 мкг, 50 мкг или 100 мкг фукоидана.The test compositions were prepared by mixing fucoidan powder with saline (0.9% w/v NaCl in purified water) at a concentration of 10 mg/mL and dissolving by vortexing. This solution was further diluted with saline (0.9% w/v NaCl in purified water) by volume to obtain test compositions with concentrations of 5 mg/mL and 1.25 mg/mL. For each dose, 10 μL of the test composition was pipetted onto the apical side of the cell model to obtain a dose of 12.5 μg, 50 μg, or 100 μg fucoidan.

Экспериментальный препарат GS-441524 был предоставлен Epithelix и применялся в качестве положительного контроля для ингибирования репликации вируса. GS-441524 представляет собой активный метаболит пролекарства ремдесивир. Указанный препарат растворяли в 100% ДМСО с получением маточного раствора с концентрацией 50 мМ. Его разбавляли средой до конечной концентрации 25 мкМ (и 0,05% ДМСО). 500 мкл раствора GS-441524 добавляли в базальную лунку за 1 час до инокуляции вирусом. В предыдущих исследованиях было подтверждено, что это количество ДМСО не влияет на параметры, измеряемые в данном эксперименте. Базальную среду меняли каждый день, и затем добавляли ту же дозу раствора GS-441524 в свежую базальную культуральную среду. В качестве отрицательного контроля на апикальную сторону клеточных культур наносили 10 мкл физиологического раствора. Положительным контролем для цитотоксичности был Triton Х-100 (полиэтиленгликоль-трет-октилфениловый эфир) - неионогенное поверхностно-активное вещество, часто используемое в биохимии для пермеабилизации или лизирования клеточных мембран. 50 мкл с концентрацией 10% (об./об.) в физиологическом растворе наносили пипеткой на апикальную сторону вкладышей. Triton Х-100 вызывает массивное высвобождение ЛДГ в восстановленном эпителии дыхательных путей человека и применялся в качестве образца 100% цитотоксичности.The experimental drug GS-441524 was provided by Epithelix and was used as a positive control for inhibition of viral replication. GS-441524 is the active metabolite of the prodrug remdesivir. The drug was dissolved in 100% DMSO to obtain a 50 mM stock solution. It was diluted with medium to a final concentration of 25 μM (and 0.05% DMSO). 500 μL of GS-441524 solution was added to the basal well 1 hour before virus inoculation. Previous studies have confirmed that this amount of DMSO does not affect the parameters measured in this experiment. The basal medium was changed every day, and the same dose of GS-441524 solution was then added to fresh basal culture medium. As a negative control, 10 μl of saline was applied to the apical side of the cell cultures. The positive control for cytotoxicity was Triton X-100 (polyethylene glycol tert-octylphenyl ether), a nonionic surfactant often used in biochemistry to permeabilize or lyse cell membranes. 50 μl of 10% (v/v) in saline was pipetted onto the apical side of the inserts. Triton X-100 induces massive LDH release in reconstituted human airway epithelium and was used as a 100% cytotoxicity sample.

Инокуляция вирусаVirus inoculation

Коронавирус ОС43 был выделен из клинического образца в 2014 году, как описано в работе Essaidi-Laziosi и др., 2017. Маточные растворы вирусов для экспериментов получали в клеточной модели MucilAir путем сбора апикальных смывов культуральной средой. Полученные за несколько дней количества объединяли и проводили количественное определение с помощью кПЦР; отбирали аликвоты и хранили при температуре -80°С. Инокуляцию клеточных культур проводили в день 1 эксперимента. Перед инфицированием апикальную сторону вкладышей, используемых в эксперименте, промывали однократно в течение 10 минут культуральной средой. Инокулировали 100 мкл культуральной среды, содержащей 105 вирусных частиц, нанесенных на апикальную сторону культур (концентрация вируса составляла 106/мл) и инкубировали в течение 3 часов при 34°С, 5% СО2. Проводили повторно количественную оценку раствора вируса, используемого для инокуляции, с помощью кПЦР, которая показала, что число копий генома вируса составляло 1,1×106/мл. Неинфицированные контрольные вкладыши («холостые») подвергали воздействию 100 мкл культуральной среды без вируса с апикальной стороны в течение 3 часов при 34°С, 5% СО2. Несвязанные вирусы промывали культуральной средой через 3 часа инкубационного периода с помощью трех стадий быстрой промывки. Оставшиеся после 3 промывок вирусы собирали с помощью 20-минутной апикальной промывки и оценивали количественно с помощью кПЦР для установления исходного уровня роста вирусов в последующие моменты времени. Новые вирусные частицы, полученные в результате репликации в инфицированных клеточных культурах, собирали 20-минутными апикальными смывами через 24, 48, 72 и 96 часов после инокуляции и количественно определяли с помощью кПЦР.Coronavirus OC43 was isolated from a clinical specimen in 2014 as described by Essaidi-Laziosi et al., 2017. Virus stock solutions for experiments were prepared in the MucilAir cell model by collecting apical washes with culture medium. Amounts obtained over several days were pooled and quantified by qPCR; aliquots were taken and stored at -80°C. Cell cultures were inoculated on day 1 of the experiment. Before infection, the apical side of the inserts used in the experiment was washed once for 10 min with culture medium. 100 µl of culture medium containing 105 viral particles coated on the apical side of the cultures (virus concentration was 106 /ml) were inoculated and incubated for 3 h at 34°C, 5% CO2 . The virus solution used for inoculation was re-quantified by qPCR and showed a viral genome copy number of 1.1 x 10 6 /ml. Uninfected blanks were exposed to 100 µl of virus-free culture medium at the apical side for 3 h at 34°C, 5% CO 2 . Unbound viruses were washed with culture medium after 3 h of incubation using three rapid wash steps. Residual viruses after the 3 washes were collected by a 20-min apical wash and quantified by qPCR to establish baseline viral growth at subsequent time points. New viral particles produced by replication in infected cell cultures were collected by 20-min apical washes at 24, 48, 72, and 96 h post-inoculation and quantified by qPCR.

Параметры испытанийTest parameters

Число копий генома вируса является прямым показателем количества вирусных частиц, присутствующих в образце. В эксперименте сравнивали число копий генома вируса в культурах клеток, обработанных исследуемыми композициями, положительным контролем (GS-441524) и отрицательным контролем (один без обработки, один обработан культуральной средой) для установления влияния исследуемых композиций на вирус ОС43. Для получения числа копий генома вируса 20 мкл из 200 мкл апикальной промывной жидкости использовали для экстракции вирусной РНК с помощью набора QIAamp Viral RNA kit (Qiagen) с получением 60 мкл элюированной РНК. Затем вирусную РНК количественно определяли с помощью количественной ПЦР-РВ (QuantiTect Probe RT-PCR, Qiagen) с использованием 5 мкл вирусной РНК с Mastermix и двух ОС43-специфичных праймеров и зонда с красителями-гасителями флуоресценции репортеров FAM-TAMRA (FAM-TAMRA reporter-quencher dyes). Использовали четыре разбавления известной концентрации РНК ОС43 и контроль для ПЦР-РВ, и планшеты считывали в системе Chromo4 PCR Detection System от Bio-Rad. Пороговые данные цикла (cycle threshold, Ct) наносили на стандартную кривую с поправкой на разбавление и представляли на графиках в виде числа копий генома на мл.The number of copies of the viral genome is a direct indicator of the number of viral particles present in the sample. In the experiment, the number of copies of the viral genome in cell cultures treated with the studied compositions, positive control (GS-441524) and negative control (one without treatment, one treated with culture medium) were compared to establish the effect of the studied compositions on the OC43 virus. To obtain the number of copies of the viral genome, 20 μl of 200 μl of apical wash fluid were used to extract viral RNA using the QIAamp Viral RNA kit (Qiagen) to obtain 60 μl of eluted RNA. Viral RNA was then quantified by quantitative RT-PCR (QuantiTect Probe RT-PCR, Qiagen) using 5 μl of viral RNA with Mastermix and two OC43-specific primers and a probe with FAM-TAMRA reporter-quencher dyes. Four dilutions of known OC43 RNA concentrations and a RT-PCR control were used, and the plates were read on the Chromo4 PCR Detection System from Bio-Rad. Cycle threshold (Ct) data were plotted on a dilution-corrected standard curve and presented as genome copy number/ml on graphs.

Трансэпителиальное электрическое сопротивление (trans-epithelial electrical resistance, TEER) представляет собой динамический параметр, который отражает состояние эпителия и обычно составляет от 200 до 600 Ом.см2. Увеличение значения TEER отражает блокирование активности ионных каналов клеточной модели MucilAir. В некоторых случаях может наблюдаться заметное снижение значений TEER, но при значении все еще выше 100 Ом.см2, указывающее на активацию ионных каналов.Trans-epithelial electrical resistance (TEER) is a dynamic parameter that reflects the state of the epithelium and is usually between 200 and 600 Ohm.cm2 . An increase in TEER reflects the blockade of the ion channel activity of the MucilAir cell model. In some cases, a marked decrease in TEER values can be observed, but with a value still above 100 Ohm.cm2 , indicating the activation of ion channels.

Нарушение соединения клеток или отверстия в эпителии приводят к значениям TEER ниже 100 Ом.см2. Когда эпителий поврежден, снижение TEER будет связано с увеличением высвобождения ЛДГ или снижением жизнеспособности клеток. В данном примере TEER измеряли после добавления 200 мкл культуральной среды в апикальное отделение вкладышей (т.е. во время стадии промывки). TEER измеряли с помощью вольтомметра EVOMX (World Precision Instruments UK, Stevenage) для каждого состояния. Значения сопротивления (Ом) преобразовывали в TEER (Ом.см2) с помощью следующей формулы: TEER (Ом.см2) = (значение сопротивления (Ом) - 100 (Ом)) × 0,33 (см2), где 100 Ом - сопротивление мембраны и 0,33 см2 - общая поверхность эпителия в одном вкладыше. Измерение TEER проводили следующим образом. На апикальную поверхность каждого вкладыша добавляли 200 мкл культуральной среды. Включали EVOMX. Электрод промывали 70% этанолом, и на экране EVOMX появлялось значение -1. Затем электрод промывали культуральной средой, и на экране EVOMX появлялось 0,00. Затем с помощью EVOMX измеряли сопротивление (Ом) в режиме измерения в омах.Disruption of cell junctions or holes in the epithelium result in TEER values below 100 ohm.cm2 . When the epithelium is damaged, a decrease in TEER will be due to an increase in LDH release or a decrease in cell viability. In this example, TEER was measured after adding 200 μl of culture medium to the apical compartment of the inserts (i.e., during the washing step). TEER was measured using an EVOMX volt-ohm meter (World Precision Instruments UK, Stevenage) for each condition. Resistance values (ohms) were converted to TEER ( ohm.cm2 ) using the following formula: TEER ( ohm.cm2 ) = (resistance value (ohms) - 100 (ohms)) × 0.33 ( cm2 ), where 100 ohms is the membrane resistance and 0.33 cm2 is the total epithelial surface area in one insert. The TEER measurement was performed as follows. 200 µl of culture medium was added to the apical surface of each insert. The EVOMX was turned on. The electrode was rinsed with 70% ethanol and the EVOMX screen displayed -1. The electrode was then rinsed with culture medium and the EVOMX screen displayed 0.00. The EVOMX then measured the resistance (Ohms) in ohm mode.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) представляет собой стабильный цитоплазматический фермент, который при разрыве плазматической мембраны быстро высвобождается в базальную культуральную среду. В данном эксперименте он выступал параметром, указывающим на цитотоксическое действие наносимых композиций. Его измеряли с помощью набора Cytotoxicity LDH Assay Kit-WST (Dojindo, CK12-20), который считывали с помощью планшет-ридера для измерения оптической плотности образцов при 490 нм. Образцы представляли собой базальную среду, собранную из всех вкладышей при Т48 ч и Т96ч. Для определения процента цитотоксичности использовали следующее уравнение (А = значения оптической плотности): Цитотоксичность (%) = (AX (определенная оптическая плотность образца)-AL (оптическая плотность низкого контроля)/AH (оптическая плотность высокого контроля)-AL (низкий контроль))* 100. Высокий контроль представлял собой положительный контроль для цитотоксичности (апикальная обработка 10% Triton Х-100). Triton Х-100 вызывает обширное высвобождение ЛДГ и соответствует 100% цитотоксичности. Низкий контроль представлял собой базальную культуральную среду из вкладышей со свежей MucilAir. Отрицательные контроли (необработанный и растворитель) показывают низкое ежедневное базальное высвобождение ЛДГ <5%, обусловленное физиологической скоростью обновления клеточной популяции в MucilAir.Lactate dehydrogenase (LDH) is a stable cytoplasmic enzyme that is rapidly released into the basal culture medium upon rupture of the plasma membrane. In this experiment, it served as a parameter indicating the cytotoxic effect of the applied compositions. It was measured using the Cytotoxicity LDH Assay Kit-WST (Dojindo, CK12-20), which was read using a plate reader to measure the optical density of the samples at 490 nm. The samples were the basal medium collected from all inserts at T48 h and T96 h. The following equation was used to determine the percentage of cytotoxicity (A = optical density values): Cytotoxicity (%) = (A X (determined optical density of the sample) - A L (optical density of the low control) / A H (optical density of the high control) - A L (low control)) * 100. The high control was the positive control for cytotoxicity (apical treatment with 10% Triton X-100). Triton X-100 causes extensive LDH release and corresponds to 100% cytotoxicity. The low control was the basal culture medium from fresh MucilAir inserts. The negative controls (untreated and vehicle) show low daily basal LDH release <5% due to the physiological cell turnover rate in MucilAir.

Частота биения ресничек (ЧБР) представляет собой параметр, который показывает, здоров ли эпителий носа и выполняет ли он свою физиологическую функцию транспорта слизи. ЧБР измеряли с помощью специальной установки, предназначенной для этой цели.The ciliary beat frequency (CBR) is a parameter that shows whether the nasal epithelium is healthy and whether it performs its physiological function of mucus transport. CBR was measured using a special device designed for this purpose.

Система состоит из трех частей: камеры Sony XCD V60, подключенной к микроскопу Olympus ВХ51, шины PCI и определенного пакета программного обеспечения. Частота биения ресничек выражается в Гц. Для проведения измерений вкладыш с культурой клеток помещали под микроскоп и делали 256 снимков с высокой частотой (125 кадров в секунду) при 34°С. Затем рассчитывали ЧБР с использованием соответствующего программного обеспечения. Следует отметить, что значения ЧБР могут колебаться в зависимости от таких параметров, как температура, вязкость слизи или жидкость, наносимая на апикальную поверхность клеточной модели, и наблюдаемые значения следует сравнивать с контрольным состоянием в каждом эксперименте.The system consists of three parts: a Sony XCD V60 camera connected to an Olympus BX51 microscope, a PCI bus, and a specific software package. The ciliary beat frequency is expressed in Hz. For the measurements, a cell culture insert was placed under the microscope and 256 images were taken at a high frequency (125 frames per second) at 34°C. The CBR was then calculated using the appropriate software. It should be noted that the CBR values may fluctuate depending on parameters such as temperature, mucus viscosity, or the liquid applied to the apical surface of the cell model, and the observed values should be compared with the control condition in each experiment.

Мукоцилиарный клиренс (МЦК) возникает в результате синхронизированного биения ресничек и является параметром, который показывает, здоров ли назальный эпителий и выполняет ли он свою физиологическую функцию транспорта слизи. МЦК контролировали с помощью камеры Sony XCD-U100CR, подключенной к микроскопу Olympus ВХ51 с объективом с 5-кратным увеличением. На апикальную поверхность клеточных культур добавляли полистирольные микрогранулы диаметром 30 мкм (Sigma, 84135). Движения микрогранул отслеживали по видео со скоростью 2 кадра в секунду для 30 изображений при 34°С. Снимали по три фильма на вкладыш. Среднюю скорость движения гранул (мкм/с) рассчитывали с помощью программного обеспечения ImageProPlus 6.0.Mucociliary clearance (MCC) is a result of synchronized ciliary beating and is a parameter that shows whether the nasal epithelium is healthy and performs its physiological function of mucus transport. MCC was monitored using a Sony XCD-U100CR camera connected to an Olympus BX51 microscope with a 5x objective. Polystyrene microbeads with a diameter of 30 μm (Sigma, 84135) were added to the apical surface of cell cultures. Microbead movements were monitored on video at a rate of 2 frames per second for 30 images at 34°C. Three movies were taken per insert. The average velocity of granule movement (μm/s) was calculated using ImageProPlus 6.0 software.

Описание экспериментаDescription of the experiment

Дизайн эксперимента был таким, как показано ниже в Таблице 2. Т обозначает момент времени измерения, где число обозначает количество часов после начала эксперимента; например, Т24 ч обозначает момент времени через 24 часа после начала эксперимента.The experimental design was as shown below in Table 2. T denotes the measurement time point, where the number denotes the number of hours after the start of the experiment; for example, T24h denotes the time point 24 hours after the start of the experiment.

В начале эксперимента, Т0ч, вкладыши промывали 200 мкл культуральной среды в течение 10 минут при температуре 34°С и переносили вкладыши в новый культуральный планшет, содержащий 500 мкл культуральной среды на лунку. В соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, положительным контролем с базальной стороны, либо не обрабатывали вообще. Все вкладыши инкубировали в течение 1 часа.At the beginning of the experiment, T0h, the inserts were washed with 200 μl of culture medium for 10 min at 34°C and the inserts were transferred to a new culture plate containing 500 μl of culture medium per well. According to the experimental design, the inserts were either treated with 10 μl of the test composition at one of the three indicated concentrations apically, 10 μl of the negative control apically, the positive control at the basal side, or not treated at all. All inserts were incubated for 1 h.

В Т1ч все вкладыши, кроме холостых, инокулировали, как описано выше. Все вкладыши инкубировали в течение 3 часов.At T1h, all inserts except blanks were inoculated as described above. All inserts were incubated for 3 h.

В Т4ч все вкладыши промывали с помощью трех стадий быстрой промывки 200 мкл культуральной среды при 34°С для удаления вирусного инокулята и несвязанных вирусов. Затем добавляли апикально 200 мкл культуральной среды во все вкладыши, и вкладыши оставляли на 20 минут при 34°С. Затем эту апикальную жидкость удаляли и хранили при температуре -80°С до определения числа копий вируса. В соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, либо не обрабатывали. Все вкладыши инкубировали в течение 5 часов.At T4h, all inserts were washed with three rapid washes of 200 μl of culture medium at 34°C to remove viral inoculum and unbound viruses. Then, 200 μl of culture medium was added apically to all inserts and the inserts were left for 20 min at 34°C. This apical fluid was then removed and stored at -80°C until viral copy number determination. According to the experimental design, inserts were either treated with 10 μl of one of the three indicated concentrations of the test composition apically, 10 μl of the negative control apically, or not treated. All inserts were incubated for 5 h.

В Т8ч в соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, либо не обрабатывали. Все вкладыши инкубировали в течение 16 часов.At T8h, according to the experimental design, the inserts were either treated with 10 μl of the test composition at one of the three indicated concentrations apically, 10 μl of the negative control apically, or not treated. All inserts were incubated for 16 h.

В Т24ч 200 мкл культуральной среды добавляли апикально во все вкладыши, и вкладыши оставляли на 20 минут при 34°С. В течение этого времени измеряли TEER всех вкладышей. Затем эту апикальную жидкость удаляли и хранили при температуре -80°С до определения числа копий вируса. В соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, либо не обрабатывали. Базальную питательную среду удаляли и хранили. Все вкладыши переносили в новые культуральные планшеты, содержащие 500 мкл культуральной среды на лунку. В соответствии с дизайном эксперимента вкладыши с положительным контролем вновь обрабатывали положительным контролем с базальной стороны. Все вкладыши инкубировали в течение 8 часов.At T24h, 200 μl of culture medium was added apically to all inserts and the inserts were left for 20 min at 34°C. During this time, the TEER of all inserts was measured. The apical fluid was then removed and stored at -80°C until viral copy number determination. According to the experimental design, inserts were either treated with 10 μl of the test composition at one of the three specified concentrations apically, 10 μl of the negative control apically, or not treated. The basal growth medium was removed and stored. All inserts were transferred to new culture plates containing 500 μl of culture medium per well. According to the experimental design, positive control inserts were again treated with the positive control on the basal side. All inserts were incubated for 8 h.

В Т32ч в соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, либо не обрабатывали. Все вкладыши инкубировали в течение 16 часов.At T32h, according to the experimental design, the inserts were either treated with 10 μl of the test composition at one of the three indicated concentrations apically, 10 μl of the negative control apically, or not treated. All inserts were incubated for 16 h.

В Т48ч 200 мкл культуральной среды добавляли апикально во все вкладыши, и вкладыши оставляли на 20 минут при 34°С. В течение этого времени измеряли TEER всех вкладышей. Эту апикальную промывную жидкость удаляли и хранили при -80°С до определения числа копий вируса. Для анализа ЛДГ применяли 50 мкл базальной культуральной среды из всех вкладышей. Все вкладыши переносили в новые культуральные планшеты, содержащие 500 мкл культуральной среды на лунку. В соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, либо не обрабатывали, либо обрабатывали повторно положительным контролем с базальной стороны. Все вкладыши инкубировали в течение 8 часов.At T48h, 200 μl of culture medium was added apically to all inserts and the inserts were left for 20 min at 34°C. During this time, the TEER of all inserts was measured. This apical wash was removed and stored at -80°C until viral copy number was determined. For the LDH assay, 50 μl of basal culture medium from all inserts was used. All inserts were transferred to new culture plates containing 500 μl of culture medium per well. According to the experimental design, inserts were either treated with 10 μl of the test composition at one of the three indicated concentrations apically, 10 μl of the negative control apically, untreated, or re-treated with the positive control at the basal side. All inserts were incubated for 8 h.

В Т56ч в соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, либо не обрабатывали. Все вкладыши инкубировали в течение 16 часов.At T56h, according to the experimental design, the inserts were either treated with 10 μl of the test composition at one of the three indicated concentrations apically, 10 μl of the negative control apically, or not treated. All inserts were incubated for 16 h.

В Т72ч 200 мкл культуральной среды добавляли апикально во все вкладыши, и вкладыши оставляли на 20 минут при 34°С. В течение этого времени измеряли TEER всех вкладышей. Затем эту апикальную промывную жидкость удаляли и хранили при -80°С до определения числа копий вируса. В соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, либо не обрабатывали. Базальную питательную среду удаляли и хранили. Все вкладыши переносили в новые культуральные планшеты, содержащие 500 мкл культуральной среды на лунку. В соответствии с дизайном эксперимента вкладыши с положительным контролем вновь обрабатывали положительным контролем с базальной стороны. Все вкладыши инкубировали в течение 8 часов.At T72h, 200 μl of culture medium was added apically to all inserts and the inserts were left for 20 min at 34°C. During this time, the TEER of all inserts was measured. The apical wash was then removed and stored at -80°C until viral copy number was determined. According to the experimental design, inserts were either treated with 10 μl of the test composition at one of the three indicated concentrations apically, 10 μl of the negative control apically, or untreated. The basal growth medium was removed and stored. All inserts were transferred to new culture plates containing 500 μl of culture medium per well. According to the experimental design, positive control inserts were again treated with the positive control on the basal side. All inserts were incubated for 8 h.

В Т80ч в соответствии с дизайном эксперимента вкладыши либо обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из трех указанных концентраций апикально, 10 мкл отрицательного контроля апикально, либо не обрабатывали. Все вкладыши инкубировали в течение 16 часов.At T80h, according to the experimental design, the inserts were either treated with 10 μl of the test composition at one of the three indicated concentrations apically, 10 μl of the negative control apically, or not treated. All inserts were incubated for 16 h.

В Т96ч измеряли частоту биения ресничек эпителия (ЧБР) и мукоцилиарный клиренс (МЦК) во всех вкладышах. 200 мкл культуральной среды добавляли апикально во все вкладыши, и вкладыши оставляли на 20 минут при 34°С. В течение этого времени измеряли TEER всех вкладышей. Затем эту апикальную промывную жидкость удаляли и хранили при -80°С до определения числа копий вируса. Базальную питательную среду удаляли и хранили. Для анализа ЛДГ применяли 50 мкл базальной культуральной среды из всех вкладышей.At T96h, the ciliary beat frequency (CBR) and mucociliary clearance (MCC) were measured in all inserts. 200 μl of culture medium was added apically to all inserts and the inserts were left for 20 min at 34°C. During this time, the TEER of all inserts was measured. The apical wash fluid was then removed and stored at -80°C until viral copy number was determined. The basal culture medium was removed and stored. For LDH analysis, 50 μl of basal culture medium from all inserts was used.

РезультатыResults

Данные по числу копий генома вируса ОС43 выражали как log 10 (((копии/мл) + 1). Число 1 было добавлено для включения значений 0 копий/мл. При анализе применяли дисперсионный анализ с повторными измерениями (ANOVA), где в качестве факторов выступали композиция и время, основываясь на дизайне исследования и данных за 24-96 часов. Поскольку повторные измерения для одних и тех же вкладышей коррелировали и демонстрировали различную вариабельность, в анализе использовали Proc Mixed in SAS® для Windows, Version 9.4 (Cary, Северная Каролина; США) с неструктурированной ковариационной матрицей. Предположение о нормальном распределении было проверено путем анализа остатков. В результате анализа была установлена статистическая значимость при р-значении ≤ 0,05. С учетом статистически значимого параметра композиция х время взаимодействия в часах и для контроля эффекта множественных сравнений при уровне значимости 0,05 каждую композицию сравнивали с отрицательным контролем с применением критерия Даннета в разрезе каждого дня. Для оценки того, было ли достигнуто трехкратное логарифмическое (log 10) снижение для композиций по сравнению с отрицательным контролем, для разности с отрицательным контролем (т.е. отрицательный контроль композиция) были получены нижние границы одностороннего 95% доверительного интервала с поправкой по Даннету. Для обобщения результатов с помощью таблиц и графиков использовали JMP® Statistical Discovery™, Version 14.0.0 (Cary, Северная Каролина, США).Data on the number of OC43 virus genome copies were expressed as log 10 (((copies/mL) + 1). The number 1 was added to include values of 0 copies/mL. Repeated measures analysis of variance (ANOVA) with composition and time as factors was used in the analysis, based on the study design and data from 24 to 96 hours. Since repeated measurements for the same inserts were correlated and showed different variability, Proc Mixed in SAS ® for Windows, Version 9.4 (Cary, NC; USA) with an unstructured covariance matrix was used in the analysis. The assumption of normal distribution was tested by analysis of residuals. The analysis was considered statistically significant at a p-value ≤ 0.05. To account for the statistically significant composition x time interaction term in hours and to control for the effect of multiple comparisons at the significance level of 0.05, each composition was compared with the negative control using Dunnett's test for each day. To assess whether a three-log (log 10) reduction was achieved for the formulations compared to the negative control, the lower bounds of the one-sided 95% Dunnett-corrected confidence intervals were obtained for the difference from the negative control (i.e., negative control formulation). JMP ® Statistical Discovery™, Version 14.0.0 (Cary, NC, USA) was used to summarize the results in tables and graphs.

Снижение числа копий генома вирусаReduction in the number of copies of the virus genome

Кривые репликации ОС43 для отрицательного контроля, Тест. 12,5, Тест. 50, Тест. 100 и вкладышей с положительным контролем приведены на Фигуре 1 и в Таблице 3.The OC43 replication curves for the negative control, Test. 12.5, Test. 50, Test. 100 and positive control inserts are shown in Figure 1 and Table 3.

Когда число копий генома вируса было ниже предела обнаружения метода, оно отмечалось как 0,00 в таблице и выражались как log 10 (((копии/мл) + 1) на графиках. Число 1 было добавлено для включения значений 0,00 копий/мл на графиках. Как видно из этих результатов и Фиг. 1, ОС43 продемонстрировал хорошую репликацию вируса в отрицательном контроле, что указывает на то, что данная клеточная модель подходит для исследования эффективности исследуемых композиций против ОС43. По сравнению с отрицательным контролем обработка положительным противовирусным контролем и исследуемой композицией фукоидана во всех трех концентрациях статистически значимо снижала апикальное число копий генома в клеточной модели в каждый момент времени (Т24ч - Т96ч). Это снижение относительно отрицательного контроля для исследуемых композиций было статистически значимо больше трех логарифмических порядков (log scales) в дни 1-4, за исключением Тест. 12,5 при Т72ч. Кроме того, в дни 1-4 апикальное число копий генома для всех трех концентраций исследуемой композиции было численно меньше или равно соответствующему числу для положительного противовирусного контроля, за исключением Тест. 12,5 при Т48ч.When the viral genome copy number was below the detection limit of the assay, it was reported as 0.00 in the table and expressed as log 10 (((copies/mL) + 1) in the graphs. The number 1 was added to include 0.00 copies/mL values in the graphs. As can be seen from these results and Fig. 1, OC43 showed good viral replication in the negative control, indicating that this cell model is suitable for investigating the efficacy of the test compositions against OC43. Compared with the negative control, treatment with the positive antiviral control and the test composition of fucoidan at all three concentrations statistically significantly reduced the apical genome copy number in the cell model at each time point (T24h - T96h). This reduction relative to the negative control for the test compositions was statistically significant by more than three log scales on days 1-4, except for Test. 12.5 at T72h. In addition, on days 1-4 The apical genome copy number for all three concentrations of the test composition was numerically less than or equal to the corresponding number for the positive antiviral control, with the exception of Test. 12.5 at T48h.

Для проникновения в клетку коронавирусы используют мембраносвязанный шиповидный белок для связывания с поверхностным рецептором клетки-хозяина. Например, рецептор-связывающий домен (RBD) домена S1 шиповидного белка (S-белка) SARS-CoV-2 связывается с клеточным рецептором АСЕ2, тогда как RBD S-белка ОС-43 связывается с 9-О-ацетилированной сиаловой кислотой. Без ограничения рамками какой-либо конкретной теории, авторы настоящего изобретения полагают, что фукоидан, содержащий сульфатные группы, имеющие отрицательный заряд в растворе и физиологической среде, взаимодействует с положительно заряженными поверхностными белками, такими как рецептор-связывающий домен (RBD) домена S1 шиповидного белка (S-белка) SARS-CoV-2 и ОС-43, тем самым препятствуя проникновению вируса в эпителиальную клетку человека. Хотя исследования, описанные в примерах, проводили для коронавируса ОС43, полученные результаты можно экстраполировать на другие штаммы коронавируса, имеющие аналогичный суммарный положительный заряд в RBD шиповидного белка. В частности, аналогичные результаты ожидались при исследовании в отношении SARS-CoV-2 и SARS-CoV-1. RBD ОС43 содержит аминокислоты 327-541, содержащие 21 основную аминокислоту и 15 кислых аминокислот.RBD SARS-CoV-2 содержит аминокислоты 318-541, содержащие 22 основные аминокислоты и 16 кислых аминокислот. Суммарный заряд для обоих RBD составляет +6. Отрицательно заряженные сульфатные группы фукоиданового полимера могут образовывать солевые мостики с этими положительно заряженными аминокислотными остатками в RBD, и указанная полимерная структура может обволакивать поверхность вируса и взаимодействовать со множеством S-белков на поверхности вируса и, таким образом, блокировать его взаимодействие с глюкозаминогликанами или рецепторами эпителиальной клетки. RBD может даже подвергаться конформационному изменению при связывании с фукоиданом, что приводит к инактивации S-белка для связывания с рецептором. Инактивированные вирусные частицы не могут инфицировать эпителиальные клетки и не могут реплицироваться.To enter the cell, coronaviruses use the membrane-bound spike protein to bind to a host cell surface receptor. For example, the receptor-binding domain (RBD) of the S1 domain of the SARS-CoV-2 spike protein (S protein) binds to the cellular receptor ACE2, while the RBD of the OC-43 S protein binds to 9-O-acetylated sialic acid. Without being bound by any particular theory, the present inventors believe that fucoidan, which contains sulfate groups that are negatively charged in solution and physiological environments, interacts with positively charged surface proteins such as the receptor-binding domain (RBD) of the S1 domain of the SARS-CoV-2 spike protein (S protein) and OC-43, thereby preventing the virus from entering the human epithelial cell. Although the studies described in the examples were performed for the OC43 coronavirus, the results obtained can be extrapolated to other coronavirus strains that have a similar net positive charge in the RBD of the spike protein. In particular, similar results were expected when studying SARS-CoV-2 and SARS-CoV-1. The OC43 RBD contains amino acids 327-541, containing 21 basic amino acids and 15 acidic amino acids. The SARS-CoV-2 RBD contains amino acids 318-541, containing 22 basic amino acids and 16 acidic amino acids. The net charge for both RBDs is +6. The negatively charged sulfate groups of the fucoidan polymer can form salt bridges with these positively charged amino acid residues in the RBD, and this polymer structure can coat the surface of the virus and interact with multiple S proteins on the surface of the virus and thus block its interaction with glycosaminoglycans or epithelial cell receptors. The RBD can even undergo a conformational change upon binding to fucoidan, resulting in the inactivation of the S protein for receptor binding. Inactivated virus particles cannot infect epithelial cells and cannot replicate.

TEER:TEER:

Во всех вкладышах с культурой клеток во все моменты измерения значения TEER составляли от 800 до 300 Ом.см2, что находится в диапазоне нормальных значений для данной клеточной модели, за исключением положительных контролей для цитотоксичности, для которых значения TEER составляли менее 100 Ом.см2. Полученные результаты показывают, что исследуемые композиции не влияют на целостность ткани эпителия назальных дыхательных путей человека. Это свидетельствует о том, что указанные фармацевтические композиции можно применять in vivo в качестве композиций назального спрея для людей без отрицательного воздействия на назальный эпителий.In all cell culture inserts, TEER values were between 800 and 300 Ohm.cm2 at all measurement times, which is within the normal range for this cell model, except for the positive controls for cytotoxicity, for which TEER values were less than 100 Ohm.cm2 . The results obtained indicate that the studied compositions do not affect the integrity of the human nasal airway epithelial tissue. This indicates that these pharmaceutical compositions can be used in vivo as nasal spray compositions for humans without adverse effects on the nasal epithelium.

Цитотоксичность:Cytotoxicity:

В соответствии со схемой измерения цитотоксичности, описанной выше, уровни ЛДГ для вкладышей, обработанных Triton Х-100, принимали равными 100% цитотоксичности, и уровни ЛДГ, измеренные во всех других вкладышах, соотносили с этим значением. Все обработанные вкладыши с культурами клеток (за исключением положительного контроля) во всех измеренных временных точках показали цитотоксичность менее 5%. Этот результат показывает, что композиции не обладают цитотоксическим действием и могут применяться in vivo в качестве композиций назального спрея для людей без отрицательного воздействия на назальный эпителий.In accordance with the cytotoxicity measurement scheme described above, LDH levels for Triton X-100 treated inserts were set equal to 100% cytotoxicity, and LDH levels measured in all other inserts were normalized to this value. All cell culture treated inserts (except the positive control) showed cytotoxicity of less than 5% at all time points measured. This result indicates that the compositions do not have cytotoxic effects and can be used in vivo as nasal spray compositions in humans without adverse effects on the nasal epithelium.

Частота биения ресничек (ЧБР):Ciliary beat frequency (CBR):

ЧБР в холостых (не инфицированных) вкладышах составляла 8,5 Гц, что находилось в диапазоне нормы для клеточной модели. Каждый из отрицательного контроля, положительного контроля, Тест. 12,5, Тест. 50 и Тест. 100 продемонстрировал значительное увеличение ЧБР до примерно 15 Гц. Это может быть ответом клеточной модели на вирусную инфекцию или может быть связано с повторным апикальным добавлением жидкости в эти вкладыши.The FBR in the blank (non-infected) inserts was 8.5 Hz, which was within the normal range for the cell model. The negative control, positive control, Test. 12.5, Test. 50, and Test. 100 each showed a significant increase in FBR to approximately 15 Hz. This may be a response of the cell model to viral infection or may be due to the repeated apical addition of fluid to these inserts.

Мукоцилиарный клиренс (МЦК):Mucociliary clearance (MCC):

Для отрицательного, неинфицированного контроля (холостого) скорость гранул составляла 4 мкм/с при 34°С, что является неожиданным и выходит за рамки диапазона нормальных значений для данной клеточной модели (диапазон нормальных значений: 40-50 мкм/с). Повторное воздействие апикальной жидкости или инфекции ОС43 увеличивало мукоцилиарный клиренс до нормальных значений, при этом вкладыш с инфекцией ОС43, обработанный апикальным отрицательным контролем, значительно отличался от холостого. Исследуемые композиции не изменяли значительно мукоцилиарный клиренс по сравнению с отрицательным контролем.For the negative, uninfected control (blank), the bead velocity was 4 μm/s at 34°C, which is unexpected and outside the normal range for this cell model (normal range: 40-50 μm/s). Repeated exposure to apical fluid or OC43 infection increased mucociliary clearance to normal values, with the OC43-infected insert treated with the apical negative control being significantly different from the blank. The test formulations did not significantly alter mucociliary clearance compared to the negative control.

Пример 2:Example 2:

Чтобы подтвердить, что исследуемые композиции также эффективны против SARS-CoV-2, эксперимент из Примера 1 повторяли с применением SARS-CoV-2 (французский циркулирующий штамм) в качестве вирусного инокулята. SARS-CoV-2 инокулировали при теоретической множественности заражения (MOI) 0,1. Для приготовления исследуемых композиций порошок Undaria pinnatifida (Vesta UP, от Vesta Ingredients, Inc., партия VIFD190724) растворяли в 0,9% NaCl в двух концентрациях: 5 мг/мл и 10 мг/мл. 10 мкл наносили на образцы тканей на 2 часа и 24 часа при 2 экспозициях в день 0 и 1 экспозиции в день 1 и день 2. Применяли ту же клеточную модель, что и для Примера 1, которая проходила такой же контроль качества. Положительным контролем для оценки противовирусного действия был ремдесивир (MedChemExpress, HY-104077), который разбавляли ДМСО и применяли в концентрации 5 мкМ (конечная концентрация ДМСО составляла 0,05%) в базолатеральной среде. Противовирусный препарат сравнения добавляли через один час после инокуляции вируса и меняли каждый день. Отрицательным контролем был носитель как в инфицированных, так и в неинфицированных вкладышах. Число копий генома вируса измеряли с помощью Taqman ПЦР-РВ через 72 часа для каждого из двух вкладышей (результаты приведены в Таблице 4).To confirm that the test compositions are also effective against SARS-CoV-2, the experiment of Example 1 was repeated using SARS-CoV-2 (French circulating strain) as the viral inoculum. SARS-CoV-2 was inoculated at a theoretical multiplicity of infection (MOI) of 0.1. To prepare the test compositions, Undaria pinnatifida powder (Vesta UP, from Vesta Ingredients, Inc., lot VIFD190724) was dissolved in 0.9% NaCl at two concentrations: 5 mg/mL and 10 mg/mL. 10 μL was applied to tissue samples for 2 hours and 24 hours with 2 exposures on day 0 and 1 exposure on day 1 and day 2. The same cell model was used as for Example 1, which underwent the same quality control. The positive control for antiviral activity was remdesivir (MedChemExpress, HY-104077), which was diluted in DMSO and used at a concentration of 5 μM (the final DMSO concentration was 0.05%) in the basolateral medium. The reference antiviral drug was added one hour after virus inoculation and changed every day. The negative control was the vehicle in both infected and uninfected inserts. The viral genome copy number was measured by Taqman RT-PCR after 72 hours for each of the two inserts (results are shown in Table 4).

Инокуляция вирусаVirus inoculation

Штамм SARS-CoV-2, используемый в исследовании, выделяли путем прямой инокуляции монослоев клеток VeroE6 образцом мазка из носа, полученным в больнице Bichat Claude Bernard Hospital, Париж. После того как характерный цитопатический эффект наблюдался более чем в 50% клеточного монослоя, супернатанты собирали и сразу же помещали на хранение при -80°С. Полную последовательность генома вируса получали с использованием технологии секвенирования Illumina MiSeq и депонировали под названием BetaCoV/France/IDF0571/2020. Маточные растворы вируса титровали 50% дозой, инфицирующей культуру ткани (TCiD50/мл), в клетках VeroE6, используя статистический метод Рида и Менча (Reed & Muench). Перед инфицированием апикальную сторону культур MucilAir™ промывали дважды в течение 10 минут. Инокулировали с помощью 150 мкл при теоретической множественности заражения (MOI), равной 0,1 (TCID50 50000 для в среднем 500000 клеток в MucilAirTM), которые наносили на апикальную сторону культур на 1 час при 34°С, 5% СО2. Неинфицированный контроль также подвергали воздействию 150 мкл культуральной среды с апикальной стороны в течение 1 часа. Несвязанные вирусы удаляли после инкубационного периода, равного один час. Новые вирусные частицы собирали 10-минутными апикальными смывами (200 мкл) через 48 и 72 часа после инокуляции и количественно определяли с помощью кПЦР-РВ.The SARS-CoV-2 strain used in the study was isolated by direct inoculation of VeroE6 cell monolayers with a nasal swab specimen obtained at Bichat Claude Bernard Hospital, Paris. After characteristic cytopathic effect was observed in more than 50% of the cell monolayer, supernatants were collected and immediately stored at -80°C. The complete viral genome sequence was obtained using Illumina MiSeq sequencing technology and deposited under the name BetaCoV/France/IDF0571/2020. Virus stocks were titrated with 50% tissue culture infective dose (TCiD50/ml) in VeroE6 cells using the Reed & Muench statistical method. Before infection, the apical side of the MucilAir™ cultures was washed twice for 10 minutes. Inoculation was with 150 µl at a theoretical multiplicity of infection (MOI) of 0.1 (TCID50 50,000 for an average of 500,000 cells in MucilAirTM) applied to the apical side of the cultures for 1 hour at 34°C, 5% CO2 . Uninfected controls were also exposed to 150 µl of culture medium on the apical side for 1 hour. Unbound viruses were removed after an incubation period of one hour. New virus particles were collected by 10-minute apical washes (200 µl) at 48 and 72 hours post-inoculation and quantified by qRT-PCR.

В начале эксперимента, Т1ч, все вкладыши переносили в новый культуральный планшет, содержащий 700 мкл культуральной среды MucilAir™ на лунку. Все вкладыши промывали дважды 200 мкл культуральной среды OptiMEM™ в течение 10 минут при 37°С. Затем вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали в течение 1 часа (37°С; 5% CO2; 100% влажность).At the beginning of the experiment, T1h, all inserts were transferred to a new culture plate containing 700 µl of MucilAir™ culture medium per well. All inserts were washed twice with 200 µl of OptiMEM™ culture medium for 10 min at 37°C. Inserts were then treated with 10 µl of the test composition at one of the two indicated concentrations apically or 10 µl of the negative control apically. All inserts were incubated for 1 h (37°C; 5% CO 2 ; 100% humidity).

В Т0ч вкладыши инокулировали вирусом (150 мкл в культуральной среде OptiMEM™) и инкубировали (37°С; 5% CO2; 100% влажность) в течение 1 часа.At 10 h, the inserts were inoculated with virus (150 µl in OptiMEM™ culture medium) and incubated (37°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 1 h.

В Т1ч вирусный инокулят удаляли. Затем вкладыши переносили в новый культуральный планшет, содержащий 700 мкл культуральной среды MucilAir™ на лунку. К базальной культуральной среде добавляли ремдесивир в качестве положительного контроля. Затем остальные вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (37°С; 5% СО2; 100% влажность) в течение 23 часов.At T1h, the viral inoculum was removed. The inserts were then transferred to a new culture plate containing 700 µl of MucilAir™ culture medium per well. Remdesivir was added to the basal culture medium as a positive control. The remaining inserts were then treated with 10 µl of the test composition at one of the two indicated concentrations apically or 10 µl of the negative control apically. All inserts were incubated (37°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 23 h.

В Т24ч вкладыши снова переносили в новый культуральный планшет, содержащий 700 мкл культуральной среды MucilAir™ на лунку. К базальной культуральной среде снова добавляли ремдесивир в качестве положительного контроля. Затем остальные вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (37°С; 5% СО2; 100% влажность) в течение 24 часов.At T24h, the inserts were transferred again to a new culture plate containing 700 µl of MucilAir™ culture medium per well. Remdesivir was again added to the basal culture medium as a positive control. The remaining inserts were then treated apically with 10 µl of the test composition at one of the two indicated concentrations or with 10 µl of the negative control. All inserts were incubated (37°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 24 h.

В Т48ч добавляли апикально 200 мкл культуральной среды OptiMEM™ во все вкладыши, и вкладыши оставляли на 10 минут при 37°С. Затем эту апикальную жидкость удаляли. Вкладыши снова переносили в новый культуральный планшет, содержащий 700 мкл культуральной среды MucilAir™ на лунку. К базальной культуральной среде снова добавляли ремдесивир в качестве положительного контроля. Затем остальные вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (37°С; 5% СО2; 100% влажность) в течение 24 часов.At T48h, 200 µl OptiMEM™ culture medium was added apically to all inserts and the inserts were left for 10 min at 37°C. This apical fluid was then removed. The inserts were again transferred to a new culture plate containing 700 µl MucilAir™ culture medium per well. Remdesivir was again added to the basal culture medium as a positive control. The remaining inserts were then treated with 10 µl of the test composition at one of the two indicated concentrations apically or 10 µl of the negative control apically. All inserts were incubated (37°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 24 h.

В Т72ч добавляли апикально 200 мкл культуральной среды OptiMEM™ во все вкладыши, и вкладыши оставляли на 10 минут при 37°С. Затем эту апикальную жидкость удаляли и хранили при температуре -80°С до определения числа копий вируса.At T72h, 200 µl of OptiMEM™ culture medium was added apically to all inserts and the inserts were left for 10 min at 37°C. This apical fluid was then removed and stored at -80°C until virus copy number determination.

Для определения числа копий генома вируса экстрагировали РНК из 20 мкл апикального смыва (из Т48ч и Т72ч) с помощью набора для экстракции вирусной РНК QIAamp® (Qiagen) с получением 60 мкл элюированной РНК. Количественно определяли РНК с использованием набора для кПЦР-РВ QuantiTect Probe RT-PCR (Qiagen) (5 мкл РНК из 60 мкл) и двух ORFlb-nsp14-специфичных праймеров (5'-TGGGGYTTTACRGGTAACCT-3' (SEQ-ID №1); 5'-AACRCGCTTAACAAAGCACTC-3' (SEQ-ID №2)) и зонда (5'-FAM-TAGTTGTGATGCWATCATGCACTAGACTAG-TAMRA-3' (SEQ-ID №3)) SARS-CoV-2, разработанного Школой общественного здравоохранения/Университетом Гонконга (the School of Public Health/University of Hong Kong) (Leo Poon, Daniel Chu и Malik Peiris). Образцы анализировали в системе ПЦР-РВ StepOnePlus™ Real-Time PCR System (Applied Biosystems). Определяли данные Ct и рассчитывали относительные изменения экспрессии гена с использованием метода 2-ACt, выражая результат как снижение в некое количество раз по отношению к среднему значению для инфицированных вкладышей, обработанных носителем.To determine the number of copies of the viral genome, RNA was extracted from 20 µl of apical wash (from T48h and T72h) using the QIAamp® Viral RNA Extraction Kit (Qiagen) to obtain 60 µl of eluted RNA. RNA was quantified using the QuantiTect Probe RT-PCR Kit (Qiagen) (5 μl RNA from 60 μl) and two ORFlb-nsp14-specific primers (5'-TGGGGYTTTACRGGTAACCT-3' (SEQ-ID NO: 1); 5'-AACRCGCTTAACAAAGCACTC-3' (SEQ-ID NO: 2)) and a SARS-CoV-2 probe (5'-FAM-TAGTTGTGATGCWATCATGCACTAGACTAG-TAMRA-3' (SEQ-ID NO: 3)) developed by the School of Public Health/University of Hong Kong (Leo Poon, Daniel Chu and Malik Peiris). Samples were analyzed using the StepOnePlus™ Real-Time PCR System (Applied Biosystems). Ct data were determined and relative changes in gene expression were calculated using the 2-ACt method, expressing the result as a fold decrease relative to the mean value for infected vehicle-treated inserts.

Статистический анализStatistical analysis

Данные выражали как среднее ± стандартная ошибка среднего. Различия между тремя или более группами проверяли с помощью одностороннего ANOVA с применением апостериорного критерия множественного сравнения Даннета или непараметрического критерия Краскела-Уоллиса с апостериорными критериями Данна с использованием программного обеспечения Prism 6 GraphPad (La Jolla, USA). Различия между двумя группами проверяли с помощью t-критерия Стьюдента или непараметрического критерия Манна-Уитни. Значения Р<0,05 считали статистически значимыми.Data were expressed as mean ± standard error of the mean. Differences between three or more groups were tested by one-way ANOVA with Dunnett's multiple comparison post hoc test or Kruskal-Wallis nonparametric test with Dunn's post hoc tests using Prism 6 GraphPad software (La Jolla, USA). Differences between two groups were tested by Student's t-test or Mann-Whitney nonparametric test. P values <0.05 were considered statistically significant.

РезультатыResults

Противовирусный контроль, ремдесивир, эффективно снижал апикальное число копий генома S ARS-CoV-2. Величина ингибирования составляла 5,6 log. Кроме того, воздействие состава Vesta UP уменьшало апикальное число копий генома SARS-CoV-2 в MucilAir™ в обеих временных точках на 5,1 и 5,3 log10 при 10 мг/мл и 5 мг/мл соответственно. Данный результат подтверждает возможность экстраполяции результатов, полученных для коронавируса ОС43 в Примере 1. Было показано, что составы фукоидана эффективны в отношении снижения числа копий генома вируса S ARS-CoV-2 в назальном эпителии.The antiviral control, remdesivir, was effective in reducing the apical copy number of the ARS-CoV-2 S genome. The inhibition magnitude was 5.6 log. In addition, Vesta UP formulation reduced the apical copy number of the SARS-CoV-2 genome in MucilAir™ at both time points by 5.1 and 5.3 log10 at 10 mg/mL and 5 mg/mL, respectively. This result supports the extrapolation of the results obtained for coronavirus OC43 in Example 1. Fucoidan formulations were shown to be effective in reducing the copy number of the ARS-CoV-2 S genome in nasal epithelium.

Результаты измерений числа копий генома приведены в Таблице 4 и представлены графически на Фиг. 2.The results of genome copy number measurements are given in Table 4 and presented graphically in Fig. 2.

Пример 3Example 3

Чтобы определить, влияет ли молекулярная масса фукоидана на эффективность, эксперимент из Примеров 1 и 2 повторяли с применением коронавируса ОС43 в качестве инокулята вируса и с применением трех различных коммерчески доступных фукоиданов из экстракта Undaria pinnatifida. Применяли ту же клеточную модель и тот же контроль качества. Также применяли те же положительные и отрицательные контроли, что и в Примере 1. Инокуляцию вируса проводили как в Примере 1. Среднюю молекулярную массу указанных трех экстрактов определяли с помощью эксклюзионной хроматографии (ЭХ) с подвижной фазой, содержащей 150 мМ NaCl и имеющей рН 6. Результат ЭХ приведен в Таблице 5 ниже.To determine whether the molecular weight of the fucoidan affects the potency, the experiment of Examples 1 and 2 was repeated using coronavirus OC43 as the virus inoculum and using three different commercially available fucoidans from Undaria pinnatifida extract. The same cell model and quality control were used. The same positive and negative controls were also used as in Example 1. Virus inoculation was performed as in Example 1. The average molecular weight of the three extracts was determined by size exclusion chromatography (SEC) with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having a pH of 6. The SEC result is shown in Table 5 below.

Две дополнительные партии Vesta UP (не использовшиеся в эксперименте в клеточной модели) исследовали с помощью ЭХ, и было показано, что их средняя молекулярная масса составляла 100,6 кДа и 102,7 кДа.Two additional batches of Vesta UP (not used in the cell model experiment) were characterized by SEC and showed that their average molecular weights were 100.6 kDa and 102.7 kDa.

Исследуемые композиции получали путем растворения порошков Undaria pinnatifida в 0,9% NaCl с получением маточного раствора с концентрацией 5 мг/мл, который затем разбавляли до второй исследуемой концентрации 1,25 мг/мл. Каждая доза составляла 10 мкл апикально, что соответствовало 50 мкг и 12,5 мкг экстракта Undaria на вкладыш клеточной модели. Три дозы наносили в день 0, и две дозы наносили в дни 1, 2 и 3.The test formulations were prepared by dissolving Undaria pinnatifida powders in 0.9% NaCl to obtain a stock solution of 5 mg/mL, which was then diluted to a second test concentration of 1.25 mg/mL. Each dose was 10 μL apically, corresponding to 50 μg and 12.5 μg of Undaria extract per cell model insert. Three doses were applied on day 0, and two doses were applied on days 1, 2, and 3.

В начале эксперимента, Т0ч, все вкладыши промывали 200 мкл культуральной среды MucilAir™ в течение 10 минут при 34°С и переносили в новый культуральный планшет, содержащий 700 мкл культуральной среды MucilAir™ на лунку. Затем вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально, или 10 мкл отрицательного контроля апикально, или 500 мкл GS-441524 базально в качестве положительного контроля. Все вкладыши инкубировали в течение 1 часа (34°С; 5% CO2; 100% влажность).At the beginning of the experiment, T0h, all inserts were washed with 200 µl MucilAir™ culture medium for 10 min at 34°C and transferred to a new culture plate containing 700 µl MucilAir™ culture medium per well. Inserts were then treated with 10 µl of the test composition at one of the two indicated concentrations apically, or 10 µl of the negative control apically, or 500 µl of GS-441524 basally as a positive control. All inserts were incubated for 1 h (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity).

В Т1ч вкладыши инокулировали вирусом (100 мкл в культуральной среде MucilAir™) и инкубировали (34°С; 5% CO2; 100% влажность) в течение 3 часов.At T1h, inserts were inoculated with virus (100 µl in MucilAir™ culture medium) and incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 3 h.

В Т4ч все вкладыши промывали культуральными средами три раза. Затем все вкладыши промывали 200 мкл культуральной среды MucilAir™ в течение 10 мин при 34°С. Затем эту апикальную жидкость удаляли и хранили при температуре -80°С до определения числа копий вируса. Затем вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (34°С; 5% CO2; 100% влажность) в течение 4 часов.At T4h, all inserts were washed three times with culture media. All inserts were then washed with 200 µl of MucilAir™ culture medium for 10 min at 34°C. This apical fluid was then removed and stored at -80°C until virus copy number determination. Inserts were then treated with 10 µl of the test formulation at one of the two indicated concentrations apically or 10 µl of the negative control apically. All inserts were incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 4 h.

В Т8ч вкладыши вновь обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (34°С; 5% CO2; 100% влажность) в течение 16 часов.At T8h, the inserts were again treated with 10 μl of the test composition at one of the two indicated concentrations apically or with 10 μl of the negative control apically. All inserts were incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 16 h.

В Т24ч все вкладыши промывали 200 мкл культуральной среды MucilAir™ в течение 20 мин при 34°С. Затем эту апикальную жидкость удаляли и хранили при температуре -80°С до определения числа копий вируса. Затем вкладыши переносили в новый культуральный планшет, содержащий 500 мкл культуральной среды MucilAir™ на лунку. К базальной культуральной среде снова добавляли 500 мкл GS-441524 в качестве положительного контроля. Затем остальные вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (34°С; 5% CO2; 100% влажность) в течение 8 часов.At T24h, all inserts were washed with 200 µl MucilAir™ culture medium for 20 min at 34°C. This apical fluid was then removed and stored at -80°C until virus copy number determination. The inserts were then transferred to a new culture plate containing 500 µl MucilAir™ culture medium per well. 500 µl GS-441524 was again added to the basal culture medium as a positive control. The remaining inserts were then treated with 10 µl of the test formulation at one of the two indicated concentrations apically or 10 µl of the negative control apically. All inserts were incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 8 h.

В Т32ч вкладыши вновь обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (34°С; 5% CO2; 100% влажность) в течение 16 часов.At T32h, the inserts were again treated with 10 μl of the test composition at one of the two indicated concentrations apically or with 10 μl of the negative control apically. All inserts were incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 16 h.

В Т48ч все вкладыши промывали 200 мкл культуральной среды MucilAir™ в течение 20 мин при 34°С. Затем эту апикальную жидкость удаляли и хранили при температуре -80°С до определения числа копий вируса. Затем вкладыши переносили в новый культуральный планшет, содержащий 500 мкл культуральной среды MucilAir™ на лунку. К базальной культуральной среде снова добавляли 500 мкл GS-441524 в качестве положительного контроля. Затем остальные вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (34°С; 5% СО2; 100% влажность) в течение 8 часов.At T48h, all inserts were washed with 200 µl MucilAir™ culture medium for 20 min at 34°C. This apical fluid was then removed and stored at -80°C until virus copy number determination. The inserts were then transferred to a new culture plate containing 500 µl MucilAir™ culture medium per well. 500 µl GS-441524 was again added to the basal culture medium as a positive control. The remaining inserts were then treated with 10 µl of the test formulation at one of the two indicated concentrations apically or 10 µl of the negative control apically. All inserts were incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 8 h.

В Т56ч вкладыши вновь обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (34°С; 5% СО2; 100% влажность) в течение 16 часов.At T56h, the inserts were again treated with 10 μl of the test composition at one of the two indicated concentrations apically or with 10 μl of the negative control apically. All inserts were incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 16 h.

В Т72ч все вкладыши промывали 200 мкл культуральной среды MucilAir™ в течение 20 мин при 34°С. Затем эту апикальную жидкость удаляли и хранили при температуре -80°С до определения числа копий вируса. Затем вкладыши переносили в новый культуральный планшет, содержащий 500 мкл культуральной среды MucilAir™ на лунку. К базальной культуральной среде снова добавляли 500 мкл GS-441524 в качестве положительного контроля. Затем остальные вкладыши обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (34°С; 5% СО2; 100% влажность) в течение 8 часов.At T72h, all inserts were washed with 200 μl MucilAir™ culture medium for 20 min at 34°C. This apical fluid was then removed and stored at -80°C until virus copy number determination. The inserts were then transferred to a new culture plate containing 500 μl MucilAir™ culture medium per well. 500 μl GS-441524 was again added to the basal culture medium as a positive control. The remaining inserts were then treated with 10 μl of the test formulation at one of the two indicated concentrations apically or 10 μl of the negative control apically. All inserts were incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 8 h.

В Т80ч вкладыши вновь обрабатывали 10 мкл исследуемой композиции с одной из двух указанных концентраций апикально или 10 мкл отрицательного контроля апикально. Все вкладыши инкубировали (34°С; 5% СО2; 100% влажность) в течение 16 часов.At T80h, the inserts were again treated with 10 μl of the test composition at one of the two indicated concentrations apically or with 10 μl of the negative control apically. All inserts were incubated (34°C; 5% CO2 ; 100% humidity) for 16 h.

В Т96ч все вкладыши промывали 200 мкл культуральной среды MucilAir™ в течение 20 мин при 34°С. Затем эту апикальную жидкость удаляли и хранили при температуре -80°С до определения числа копий вируса. Для определения числа копий генома вируса экстрагировали РНК из 20 мкл апикальных смывов с помощью набора QIAamp® Viral RNA kit (Qiagen) с получением 60 мкл элюированной РНК. Вирусную РНК количественно определяли с помощью количественной ПЦР-РВ (QuantiTect Probe RT-PCR, Qiagen) с использованием 5 мкл вирусной РНК с Mastermix и двух ОС43-специфичных праймеров и зонда с красителями-гасителями флуоресценции репортеров FAM-TAMRA (FAM-TAMRA reporter-quencher dyes). Использовали четыре разбавления известной концентрации плазмиды, содержащей ген N2 ОС43, и контроль для ПЦР-РВ, и планшеты считывали в системе Chromo4 PCR Detection System от Bio-Rad. Пороговые данные цикла (cycle threshold, Ct) наносили на стандартную кривую с поправкой на разбавление и представляли на графиках в виде числа копий генома на мл. Данные выражали как среднее ± стандартное отклонение, и предполагалось, что они имеют нормальное распределение. Различия между тремя или более группами проверяли с помощью одностороннего или двустороннего ANOVA с применением апостериорного критерия множественного сравнения Даннета с использованием программного обеспечения Prism 6 GraphPad (La Jolla, USA). Различия между двумя группами проверяли с помощью t-критерия Стьюдента. Значения Р<0,05 считали статистически значимыми.At T96h, all inserts were washed with 200 μl MucilAir™ culture medium for 20 min at 34°C. The apical fluid was then removed and stored at -80°C until viral copy number determination. To determine viral genome copy number, RNA was extracted from 20 μl apical washes using the QIAamp ® Viral RNA kit (Qiagen) to yield 60 μl eluted RNA. Viral RNA was quantified by quantitative RT-PCR (QuantiTect Probe RT-PCR, Qiagen) using 5 μl viral RNA Mastermix and two OC43-specific primers and a probe with FAM-TAMRA reporter-quencher dyes. Four dilutions of a known concentration of the OC43 N2 gene-containing plasmid and RT-PCR control were used, and the plates were read on a Chromo4 PCR Detection System from Bio-Rad. Cycle threshold (Ct) data were plotted on a dilution-corrected standard curve and represented on graphs as genome copy number per ml. Data were expressed as mean ± standard deviation and assumed to be normally distributed. Differences between three or more groups were tested by one-way or two-way ANOVA with Dunnett's multiple comparison post hoc test using Prism 6 GraphPad software (La Jolla, USA). Differences between two groups were tested by Student's t-test. P values < 0.05 were considered statistically significant.

РезультатыResults

Результаты представлены на Фигурах 3-5. Фукоидан от Vesta и Jiwan был эффективен в отношении уменьшения числа копий генома вируса в эксперименте во всех временных точках дозозависимым образом. Указанные результаты свидетельствуют о том, что для достижения противовирусного действия предпочтительной является средняя молекулярная масса более 7 кДа.The results are shown in Figures 3-5. Fucoidan from Vesta and Jiwan was effective in reducing the number of viral genome copies in the experiment at all time points in a dose-dependent manner. These results indicate that an average molecular weight greater than 7 kDa is preferable to achieve antiviral activity.

Пример 4:Example 4:

Для подтверждения теории электростатического взаимодействия между фукоиданом и белками SARS-CoV-2 был проведен эксперимент с применением изотермической титрационной микрокалориметрии (ИТК). ИТК может использоваться для изучения термодинамики конкретных взаимодействий хозяин-гость в биологии и молекулярной химии. Она представляет собой метод, осуществляемый в растворе, и позволяет специфично измерить сродство и термодинамические движущие силы, стоящие за связывающими взаимодействиями. ИТК включает титрование водного раствора исследуемого соединения в подходящем буфере в раствор вирусных белков в идентичной буферной среде. Чтобы подтвердить теорию электростатического связывания, для каждого взаимодействия измеряли как энтальпию, так и энтропию. Согласно теории полиэлектролитов, когда взаимодействие между положительно заряженными белками и отрицательно заряженными полисахаридами обусловлено, главным образом, ионными взаимодействиями, ожидается, что изменение энтропии является положительным (высвобождение ионов из белка), а изменение энтальпии - отрицательным. Если изменение энтропии является отрицательным и/или изменение энтальпии является положительным, то это является признаком неионных взаимодействий, участвующих в связывании.To confirm the theory of electrostatic interaction between fucoidan and SARS-CoV-2 proteins, an experiment using isothermal titration microcalorimetry (ITM) was conducted. ITM can be used to study the thermodynamics of specific host-guest interactions in biology and molecular chemistry. It is a solution-based technique that allows specific measurement of the affinity and thermodynamic driving forces behind binding interactions. ITM involves titrating an aqueous solution of the test compound in a suitable buffer with a solution of viral proteins in an identical buffer medium. To confirm the theory of electrostatic binding, both enthalpy and entropy were measured for each interaction. According to polyelectrolyte theory, when the interaction between positively charged proteins and negatively charged polysaccharides is mainly due to ionic interactions, the entropy change is expected to be positive (release of ions from the protein) and the enthalpy change is expected to be negative. If the entropy change is negative and/or the enthalpy change is positive, then this is an indication of non-ionic interactions involved in the bonding.

МатериалыMaterials

Используемые белки были приобретены у Peak Proteins. Использовали RBD шиповидного белка SARS-CoV-2 аа319-541 с С-концевой меткой 6His в концентрации 0,924 мг/мл в фосфатно-солевом буфере (ФСБ). Использовали домен S1 шиповидного белка SARS-CoV-2 aa14-685 с С-концевой меткой Avi-6His в концентрации 0,5 мг/мл в ФСБ. В качестве положительного контроля для связывания использовали гепарин (CAS №9041-08-1). Использовали натриевую соль гепарина (продукт Santa Cruz № sc-203075, партия №130321). Используемый буфер представлял собой ФСБ (1,32 мМ Na3HPO4, 0,3 мМ NaH2PO4, 23,8 мМ NaCl). Измерения выполняли в MicroCal PEAQ-ITC. Для анализа использовали программное обеспечение MicroCal PEAQ-ITC Analysis Software Version 1.30. Используемый фукоидан представлял собой Vesta UP той же партии, которая использовалась в Примере 3 и была охарактеризована с помощью ЭХ (см. Таблицу 5). В отдельном ИТК-эксперименте (данные не приведены) использовали NG UP от Nutra Green. Однако при титровании соединения в белок S1 или домен RBD изменений теплоты не наблюдалось. Таким образом, был сделан вывод об отсутствии связывания с этим соединением, что подтверждает результаты для фукоидана Nutra Green из Примера 3. Поэтому данные по фукоидану Nutra Green не приводились.The proteins used were purchased from Peak Proteins. The RBD of SARS-CoV-2 spike protein aa319-541 with a C-terminal 6His tag was used at a concentration of 0.924 mg/mL in phosphate-buffered saline (PBS). The S1 domain of SARS-CoV-2 spike protein aa14-685 with a C-terminal Avi-6His tag was used at a concentration of 0.5 mg/mL in PBS. Heparin (CAS #9041-08-1) was used as a positive control for binding. Sodium heparin (Santa Cruz #sc-203075, lot #130321) was used. The buffer used was PBS (1.32 mM Na3HPO4 , 0.3 mM NaH2PO4 , 23.8 mM NaCl). The measurements were performed in a MicroCal PEAQ-ITC. MicroCal PEAQ -ITC Analysis Software Version 1.30 was used for the analysis. The fucoidan used was Vesta UP from the same lot as used in Example 3 and characterized by SEC (see Table 5). In a separate ITC experiment (data not shown), NG UP from Nutra Green was used. However, no heat change was observed when titrating the compound against S1 protein or the RBD domain. Therefore, it was concluded that there was no binding to this compound, which confirms the results for the Nutra Green fucoidan from Example 3. Therefore, data for Nutra Green fucoidan are not shown.

В таблице ниже показано, какие комбинации соединений, для которых проводили ИТК, были исследованы:The table below shows which combinations of compounds were tested in ITC:

СпособWay

Вирусные белки разбавляли до соответствующей концентрации в ФСБ. Референсную ячейку ИТК заполняли ФСБ в соответствии с протоколом программного обеспечения ИТК, избегая попадания пузырьков воздуха. Ячейку для образца ИТК заполняли раствором белка или буфером (200 мкл) в соответствии с протоколом программного обеспечения ИТК, избегая попадания пузырьков воздуха. Из ячейки удаляли излишки раствора. Фукоидан или гепарин растворяли в ФСБ. Шприц ИТК заполняли раствором фукоидана, раствором гепарина или буфером (40 мкл) в соответствии с протоколом программного обеспечения ИТК, избегая попадания пузырьков воздуха. Затем шприц помещали в ячейку для образцов и запускали анализ.Viral proteins were diluted to the appropriate concentration in PBS. The ITC reference well was filled with PBS according to the ITC software protocol, avoiding air bubbles. The ITC sample well was filled with protein solution or buffer (200 μL) according to the ITC software protocol, avoiding air bubbles. Excess solution was removed from the well. Fucoidan or heparin was dissolved in PBS. The ITC syringe was filled with fucoidan solution, heparin solution or buffer (40 μL) according to the ITC software protocol, avoiding air bubbles. Then the syringe was placed in the sample well and the assay was started.

Параметры прибора были следующими: Температура: 10°С, Режим обратной связи: Высокая, референсная мощность: 10 мккал/сек, объем вводимой пробы: 1×0,4 мкл и 12×3 мкл, начальная задержка: 60 сек, интервал между введениями: 100 с, скорость перемешивания: 750 оборотов в минуту (об/мин).The instrument parameters were as follows: Temperature: 10°C, Feedback mode: High, Reference power: 10 μcal/sec, Injection volume: 1×0.4 μl and 12×3 μl, Initial delay: 60 sec, Interinjection interval: 100 sec, Stirring speed: 750 revolutions per minute (rpm).

После каждого анализа и ячейку для образцов, и шприц очищали с использованием протоколов автоматической очистки в программном обеспечении ИТК. Очистку ячеек проводили с использованием метода «Промывка» (промывка моющим средством, затем споласкивание водой. Очистку шприцев выполняли с использованием метода «Споласкивание» (споласкивание водой с последующей сушкой метанолом).After each analysis, both the sample cell and syringe were cleaned using the automated cleaning protocols in the ITC software. Cells were cleaned using the Wash method (wash with detergent, then rinse with water). Syringes were cleaned using the Rinse method (rinse with water, then dry with methanol).

РезультатыResults

Анализ 1: При введениях пробы с шестого по восьмое наблюдался воздушный пузырь, что приводило к большим пикам. Независимо от этого, площади пиков (за исключением пика 8) можно нанести на график в зависимости от молярного отношения и построить кривую. В результате этого было получено значение сродства 10 нМ, которое было сходно с результатами предварительных экспериментов, составлявшими 14 нМ с применением 2 мкМ фукоидана (эти первоначальные эксперименты проводились для уточнения способа и не описаны полностью в настоящем документе). На Фигуре 6 приведены эти результаты Анализа 1.Assay 1: An air bubble was observed in the sixth through eighth sample injections, resulting in large peaks. Regardless, the peak areas (except peak 8) could be plotted against the molar ratio and a curve was generated. This resulted in an affinity value of 10 nM, which was similar to the results of preliminary experiments of 14 nM using 2 μM fucoidan (these initial experiments were performed to refine the method and are not fully described herein). Figure 6 shows these results for Assay 1.

Анализ 2: На Фиг. 7 приведены результаты Анализа 2, в котором не было пузырьков воздуха/острых пиков. Здесь все точки могут быть нанесены на график, и полученное значение сродства составляло 9,2 нМ. Также были нанесены на график термодинамические вклады в связывание фукоидана с белком S1 (Фигура 8). Это говорит о том, что событие связывания обусловлено исключительно энтальпийными силами (отрицательное значение ккал/моль) с большим положительным энтропийным вкладом. Как обсуждалось ранее, это говорит о том, что связывание обусловлено, главным образом, ионными взаимодействиями. Анализы 3 и 4: На Фигуре 9 приведены результаты Анализа 3, который представлял собой первый анализ с применением белка RBD. В результате эксперимента было получено значение сродства фукоидана к RBD, равное 7,2 нМ. На Фигуре 10 приведены результаты Анализа 4, в котором полученное значение сродства составляло 6,3 нМ. Также были нанесены на график термодинамические вклады в связывание фукоидана с белком RBD (Фигура 11). Это говорит о том, что событие связывания обусловлено исключительно энтальпийными силами (отрицательное значение ккал/моль) с большим положительным энтропийным вкладом.Assay 2: Figure 7 shows the results of Assay 2, which had no air bubbles/sharp peaks. Here, all the data points could be plotted and the resulting affinity value was 9.2 nM. The thermodynamic contributions to the binding of fucoidan to the S1 protein were also plotted (Figure 8). This suggests that the binding event is driven solely by enthalpic forces (negative kcal/mol) with a large positive entropic contribution. As discussed earlier, this suggests that the binding is driven primarily by ionic interactions. Assays 3 and 4: Figure 9 shows the results of Assay 3, which was the first assay using the RBD protein. The experiment resulted in an affinity value of 7.2 nM for fucoidan to the RBD. Figure 10 shows the results of Assay 4, which yielded an affinity value of 6.3 nM. The thermodynamic contributions to the binding of fucoidan to the RBD protein were also plotted (Figure 11). This suggests that the binding event is driven solely by enthalpic forces (negative kcal/mol) with a large positive entropic contribution.

Таким образом, НТК-эксперимент показал, что фукоидан действительно связывается с белком S1 SARS-CoV-2 и белком RBD SARS-CoV-2, и что указанное связывание обусловлено, главным образом, ионными взаимодействиями.Thus, the NTC experiment showed that fucoidan does indeed bind to the SARS-CoV-2 S1 protein and the SARS-CoV-2 RBD protein, and that this binding is mainly due to ionic interactions.

Результаты НТК-эксперимента обобщенно представлены в Таблице 7. KD - константа диссоциации, ΔН - изменение энтальпии, TΔS - изменение энтропии.The results of the NTC experiment are summarized in Table 7. KD is the dissociation constant, ΔН is the change in enthalpy, TΔS is the change in entropy.

--->--->

ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙSEQUENCE LIST

<110> GSK Consumer Healthcare SARL<110> GSK Consumer Healthcare SARL

<120> ПРОТИВОВИРУСНАЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ<120> ANTIVIRAL PHARMACEUTICAL COMPOSITION

<130> CB66929 FF<130> CB66929 FF

<150> EP20183324.1<150> EP20183324.1

<151> 2020-06-30<151> 2020-06-30

<160> 3 <160> 3

<170> PatentIn version 3.5<170> PatentIn version 3.5

<210> 1<210> 1

<211> 20<211> 20

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная<213> Artificial

<220><220>

<223> Праймер<223> Primer

<400> 1<400> 1

tggggyttta crggtaacct 20tggggyttta crggtaacct 20

<210> 2<210> 2

<211> 21<211> 21

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная<213> Artificial

<220><220>

<223> Праймер<223> Primer

<400> 2<400> 2

aacrcgctta acaaagcact c 21aacrcgctta acaaagcact c 21

<210> 3<210> 3

<211> 24<211> 24

<212> ДНК<212> DNA

<213> Искусственная<213> Artificial

<220><220>

<223> Зонд<223> Probe

<400> 3<400> 3

tagttgtgat gcwatcatga ctag 24tagttgtgat gcwatcatga ctag 24

<---<---

Claims (27)

1. Применение фармацевтической композиции, содержащей фармацевтически эффективное количество фукоидана, для лечения или предотвращения, путем интраназального введения, коронавирусной инфекции у человека, отличающееся тем, что указанная композиция представляет собой назальный спрей, фукоидан имеет содержание сульфата от 20% до 40% и имеет среднюю молекулярную массу от 50 кДа до 250 кДа, определённую с помощью эксклюзионной хроматографии с подвижной фазой, содержащей 150 мМ NaCl и имеющей рН 6, а указанная коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую OC43 или SARS-CoV-2 или SARS-CoV-1.1. The use of a pharmaceutical composition containing a pharmaceutically effective amount of fucoidan for the treatment or prevention, by intranasal administration, of a coronavirus infection in humans, characterized in that said composition is a nasal spray, fucoidan has a sulfate content of 20% to 40% and has an average molecular weight of 50 kDa to 250 kDa, determined by size exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having a pH of 6, and said coronavirus infection is an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1. 2. Применение фармацевтической композиции по п. 1, отличающееся тем, что указанная коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую SARS-CoV-2.2. Use of a pharmaceutical composition according to claim 1, characterized in that said coronavirus infection is an infection caused by SARS-CoV-2. 3. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую коронавирусом, который электростатически связывается с фукоиданом.3. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said coronavirus infection is an infection caused by a coronavirus that electrostatically binds to fucoidan. 4. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую коронавирусом, который имеет суммарный положительный заряд в рецептор-связывающей области.4. Use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said coronavirus infection is an infection caused by a coronavirus that has a net positive charge in the receptor-binding region. 5. Применение фармацевтической композиции по п. 4, отличающееся тем, что указанная коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую коронавирусом, который имеет суммарный положительный заряд, равный по меньшей мере 5, в рецептор-связывающей области шиповидного белка.5. Use of a pharmaceutical composition according to claim 4, characterized in that said coronavirus infection is an infection caused by a coronavirus that has a total positive charge of at least 5 in the receptor-binding region of the spike protein. 6. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная фармацевтическая композиция представляет собой водный раствор.6. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding paragraphs, characterized in that said pharmaceutical composition is an aqueous solution. 7. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная фармацевтическая композиция содержит от 0,1% до 2,7% (масс./масс.) фукоидана.7. Use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said pharmaceutical composition contains from 0.1% to 2.7% (w/w) fucoidan. 8. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная фармацевтическая композиция содержит от 0,25% до 1,8% (масс./масс.) фукоидана.8. Use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said pharmaceutical composition contains from 0.25% to 1.8% (w/w) fucoidan. 9. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная фармацевтическая композиция содержит от 0,5% до 1% (масс./масс.) фукоидана.9. Use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said pharmaceutical composition contains from 0.5% to 1% (w/w) fucoidan. 10. Применение фармацевтической композиции по пп. 6-9, отличающееся тем, что указанная фармацевтическая композиция содержит раствор хлорида натрия.10. Use of a pharmaceutical composition according to paragraphs 6-9, characterized in that said pharmaceutical composition contains a sodium chloride solution. 11. Применение фармацевтической композиции по любому из пп. 6-10, отличающееся тем, что указанный водный раствор является изотоническим.11. Use of a pharmaceutical composition according to any of paragraphs 6-10, characterized in that said aqueous solution is isotonic. 12. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная фармацевтическая композиция вводится интраназально два или три раза в сутки в каждую ноздрю субъекта.12. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said pharmaceutical composition is administered intranasally two or three times a day into each nostril of the subject. 13. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанная фармацевтическая композиция вводится в дозе от 1 мг до 4 мг фукоидана в каждую ноздрю субъекта за одно введение.13. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said pharmaceutical composition is administered in a dose of 1 mg to 4 mg of fucoidan into each nostril of the subject per administration. 14. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что фукоидан представляет собой экстракт Undaria pinnatifida.14. Use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that the fucoidan is an extract of Undaria pinnatifida . 15. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что фукоидан имеет среднюю молекулярную массу от 50 кДа до 120 кДа, определённую методом эксклюзионной хроматографии с подвижной фазой, содержащей 150 мМ NaCl и имеющей рН 6.15. Use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that fucoidan has an average molecular weight of 50 kDa to 120 kDa, determined by size exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having a pH of 6. 16. Применение фармацевтической композиции по п. 15, отличающееся тем, что фукоидан имеет среднюю молекулярную массу от 70 кДа до 105 кДа, определённую методом эксклюзионной хроматографии с подвижной фазой, содержащей 150 мМ NaCl и имеющей рН 6.16. Use of a pharmaceutical composition according to claim 15, characterized in that fucoidan has an average molecular weight of 70 kDa to 105 kDa, determined by size-exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having a pH of 6. 17. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что фукоидан имеет среднюю молекулярную массу, равную 150 кДа, и нижний предел диапазона значений молекулярной массы, равный 10 кДа.17. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that the fucoidan has an average molecular weight of 150 kDa and a lower limit of the range of molecular weight values of 10 kDa. 18. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанную фармацевтическую композицию вводят в назальный эпителий субъекта.18. Use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said pharmaceutical composition is administered to the nasal epithelium of a subject. 19. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанную композицию вводят в виде двух доз каждые 24 часа, при этом указанные две дозы вводят с интервалом в восемь часов.19. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said composition is administered in the form of two doses every 24 hours, wherein said two doses are administered at an interval of eight hours. 20. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанный способ лечения включает снижение вирусной нагрузки у субъекта.20. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said method of treatment includes reducing the viral load in the subject. 21. Применение фармацевтической композиции по п. 20, отличающееся тем, что вирусную нагрузку определяют с помощью ОТ-ПЦР, проводимой в образце мазка из носа субъекта.21. Use of a pharmaceutical composition according to claim 20, characterized in that the viral load is determined using RT-PCR carried out on a sample of a swab from the subject's nose. 22. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанное лечение включает уменьшение числа копий генома вируса у субъекта.22. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said treatment comprises reducing the number of copies of the viral genome in the subject. 23. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанное лечение включает снижение риска возникновения тяжелых симптомов COVID-19.23. The use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said treatment includes reducing the risk of developing severe symptoms of COVID-19. 24. Применение фармацевтической композиции по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанное лечение включает предотвращение прогрессирования тяжести COVID-19.24. Use of a pharmaceutical composition according to any of the preceding claims, characterized in that said treatment includes preventing the progression of the severity of COVID-19. 25. Способ лечения или предотвращения коронавирусной инфекции, включающий интраназальное введение нуждающемуся в этом субъекту-млекопитающему фармацевтической композиции, содержащей фармацевтически эффективное количество фукоидана, отличающийся тем, что указанная композиция представляет собой назальный спрей, фукоидан имеет содержание сульфата от 20% до 40% и имеет среднюю молекулярную массу от 50 кДа до 250 кДа, определённую с помощью эксклюзионной хроматографии с подвижной фазой, содержащей 150 мМ NaCl и имеющей рН 6, а указанная коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую OC43 или SARS-CoV-2 или SARS-CoV-1.25. A method for treating or preventing a coronavirus infection, comprising intranasally administering to a mammalian subject in need thereof a pharmaceutical composition containing a pharmaceutically effective amount of fucoidan, characterized in that said composition is a nasal spray, fucoidan has a sulfate content of 20% to 40% and has an average molecular weight of 50 kDa to 250 kDa, determined using size exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having a pH of 6, and said coronavirus infection is an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1. 26. Применение фармацевтической композиции, содержащей фармацевтически эффективное количество фукоидана, для предотвращения распространения коронавируса в популяции людей, при этом субъектов указанной популяции тестируют на наличие инфекции, вызываемой OC43 или SARS-CoV-2, и инфицированных субъектов лечат путем интраназального введения указанной фармацевтической композиции, отличающееся тем, что указанная композиция представляет собой назальный спрей, фукоидан имеет содержание сульфата от 20% до 40% и имеет среднюю молекулярную массу от 50 кДа до 250 кДа, определённую с помощью эксклюзионной хроматографии с подвижной фазой, содержащей 150 мМ NaCl и имеющей рН 6, а указанная коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую OC43 или SARS-CoV-2 или SARS-CoV-1.26. The use of a pharmaceutical composition containing a pharmaceutically effective amount of fucoidan for preventing the spread of coronavirus in a human population, wherein subjects of said population are tested for the presence of an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2, and infected subjects are treated by intranasal administration of said pharmaceutical composition, characterized in that said composition is a nasal spray, fucoidan has a sulfate content of 20% to 40% and has an average molecular weight of 50 kDa to 250 kDa, determined using size exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having a pH of 6, and said coronavirus infection is an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1. 27. Применение фармацевтической композиции, содержащей фармацевтически эффективное количество фукоидана, для предотвращения распространения коронавируса в популяции людей, при этом субъектов, у которых выявлен высокий риск инфицирования, лечат путем интраназального введения указанной фармацевтической композиции, отличающееся тем, что указанная композиция представляет собой назальный спрей, фукоидан имеет содержание сульфата от 20% до 40% и имеет среднюю молекулярную массу от 50 кДа до 250 кДа, определённую с помощью эксклюзионной хроматографии с подвижной фазой, содержащей 150 мМ NaCl и имеющей рН 6, а указанная коронавирусная инфекция представляет собой инфекцию, вызываемую OC43 или SARS-CoV-2 или SARS-CoV-1.27. The use of a pharmaceutical composition containing a pharmaceutically effective amount of fucoidan for preventing the spread of coronavirus in a human population, wherein subjects identified as having a high risk of infection are treated by intranasal administration of said pharmaceutical composition, characterized in that said composition is a nasal spray, fucoidan has a sulfate content of 20% to 40% and has an average molecular weight of 50 kDa to 250 kDa, determined using size exclusion chromatography with a mobile phase containing 150 mM NaCl and having a pH of 6, and said coronavirus infection is an infection caused by OC43 or SARS-CoV-2 or SARS-CoV-1.
RU2023101832A 2020-06-30 2021-06-28 Antiviral pharmaceutical composition RU2846625C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20183324.1 2020-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2846625C1 true RU2846625C1 (en) 2025-09-10

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009027057A1 (en) * 2007-08-24 2009-03-05 Marinomed Biotechnologie Gmbh Antiviral composition comprising a sulfated polysaccharide

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009027057A1 (en) * 2007-08-24 2009-03-05 Marinomed Biotechnologie Gmbh Antiviral composition comprising a sulfated polysaccharide

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RITESH TANDON et al., Effective Inhibition of SARS-CoV-2 Entry by Heparin and Enoxaparin Derivatives // bioRxiv, 8 June 2020 (2020-06-08). KOENIGHOFER M. et al., Carrageenan nasal spray in virus confirmed common cold: individual patient data analysis of two randomized controlled trials. Multidiscip Respir Med. 2014 Nov 12;9(1):57. doi: 10.1186/2049-6958-9-5. WANG W. et al., Inhibition of Influenza A Virus Infection by Fucoidan Targeting Viral Neuraminidase and Cellular EGFR Pathway. Sci Rep 7, 40760 (2017). https://doi.org/10.1038/srep40760. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yuan et al. Clofazimine broadly inhibits coronaviruses including SARS-CoV-2
Kaul An overview of coronaviruses including the SARS-2 coronavirus–molecular biology, epidemiology and clinical implications
Ahmad et al. The repurposed ACE2 inhibitors: SARS-CoV-2 entry blockers of Covid-19
US20230270802A1 (en) Antiviral pharmaceutical composition
Hao et al. Marine glycan–based antiviral agents in clinical or preclinical trials
CN111658664B (en) Application of sea cucumber polysaccharide in resisting novel coronavirus
Magomedova et al. The role of Covid-19 in the acute respiratory pathology formation in children
Contini et al. A new pharmacological approach based on remdesivir aerosolized administration on SARS-CoV-2 pulmonary inflammation: A possible and rational therapeutic application
Jang et al. Low molecular weight chitooligosaccharide inhibits infection of SARS‐CoV‐2 in vitro
Kooshkaki et al. Coronavirus disease 2019: a brief review of the clinical manifestations and pathogenesis to the novel management approaches and treatments
MAJUMDER et al. Aj csian ournalof hemistry aj csian ournalof hemistry
Andreu et al. Dextran sulfate from Leuconostoc mesenteroides B512F exerts potent antiviral activity against SARS-CoV-2 in vitro and in vivo
Bovard et al. Iota-carrageenan extracted from red algae is a potent inhibitor of SARS‐CoV-2 infection in reconstituted human airway epithelia
Zhou et al. Exosomal miRNAs profile in children’s nonalcoholic fatty liver disease and the correlation with transaminase and uric acid
RU2846625C1 (en) Antiviral pharmaceutical composition
Cavalcanti et al. Nanocarriers in the delivery of hydroxychloroquine to the respiratory system: an alternative to COVID-19
US20150051139A1 (en) Mucins as Antiviral Compounds
WO2021191904A1 (en) Methods for preventing and treating viral infection
CN115996731A (en) Antiviral pharmaceutical composition
Revuelta et al. Synthetic heparan sulfate mimics based on chitosan derivatives show broad-spectrum antiviral activity
Wang et al. Research progress on antiviral activity of heparin
Bahoush et al. A Review on the Novel Coronavirus and Its Effects on Children
Kirkpatrick et al. Evaluation of nafamostat mesylate safety and inhibition of SARS-CoV-2 replication using a 3-dimensional human airway epithelia model
CN114288307B (en) A kind of product containing sialic acid salt and its application
CN117442616A (en) Application of Leukadherein-1 in preparation of medicine for preventing and/or treating SARS-CoV-2 infection