The Pan-African Natural Products Library compounds oleanolic acid, poinsettifolin B, and rhuschalcone III disrupt SARS-CoV-2 Spike-host ACE2 interactions and SARS-CoV-2 replication
पैन-अफ्रीकन नेचुरल प्रोडक्ट्स लाइब्रेरी की स्क्रीनिंग ने तीन यौगिकों—ओलीनोलिक एसिड, पॉइंटसेटीफोलिन बी और रूस्कलकोन III—की पहचान की है जो चुनिंदा रूप से SARS-CoV-2 स्पाइक-ACE2 इंटरैक्शन को बाधित करते हैं और वायरल प्रतिकृति को रोकते हैं, जो संसाधन-सीमित परिवेश के लिए आशाजनक एंटीवायरल लीड प्रदान करते हैं।
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वायरस छद्मवेश और घुसपैठ के उस्ताद होते हैं, लेकिन वे मानव कोशिका को संक्रमित करने के लिए पहले एक विशिष्ट दरवाजे को खटखटाए बिना नहीं घुस सकते। कोविड-19 का कारण बनने वाले वायरस के लिए, वह दरवाजा हमारी कोशिकाओं की सतह पर मौजूद एक प्रोटीन है जिसे ACE2 कहा जाता है। वायरस अपने पास एक चाबी लेकर चलता है, जो एक स्पाइक प्रोटीन है, जिसे प्रवेश पाने के लिए इस दरवाजे में पूरी तरह से फिट होना चाहिए। यदि वैज्ञानिक कोई ऐसा पदार्थ खोज सकें जो उस ताले को जाम कर दे या चाबी को रोक दे, तो वे संक्रमण शुरू होने से पहले ही उसे रोक सकते हैं। नए एंटीवायरल दवाओं की खोज के पीछे यही तर्क है, एक ऐसा कार्य जो उन क्षेत्रों में और भी आवश्यक हो जाता है जहाँ टीकों और आधुनिक उपचारों तक पहुँच असंगत है। प्रकृति लंबे समय से ऐसे औषधियों का स्रोत रही है, जो कीटों और बीमारियों से खुद को बचाने के लिए पौधों द्वारा उत्पादित रासायनिक यौगिकों की एक विशाल लाइब्रेरी प्रदान करती है। शोधकर्ता अक्सर मनुष्यों की रक्षा करने के तरीके खोजने के लिए इन प्राकृतिक रक्षा प्रणालियों से सुराग ढूंढते हैं, और वायरल आक्रमणकारियों से लड़ने के नए तरीके खोजने के लिए अफ्रीका महाद्वीप की समृद्ध जैव विविधता की ओर रुख करते हैं।
वैज्ञानिकों की एक टीम ने 'पैन-अफ्रीकन नेचुरल प्रोडक्ट्स लाइब्रेरी' नामक एक विशिष्ट संग्रह का परीक्षण करके इस क्षमता को तलाशने का निर्णय लिया। इस लाइब्रेरी में अफ्रीका में पाए जाने वाले औषधीय पौधों से निकाले गए 500 से अधिक शुद्ध रासायनिक यौगिक शामिल हैं। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या इनमें से कोई प्राकृतिक पदार्थ वायरस की मानव कोशिकाओं से जुड़ने की क्षमता में हस्तक्षेप कर सकता है। उन्होंने उस क्षण पर ध्यान केंद्रित किया जब वायरल स्पाइक प्रोटीन मानव रिसेप्टर (ACE2) से जुड़ने की कोशिश करता है, जो एक महत्वपूर्ण चरण है जिससे वायरस कोशिका में प्रवेश करता है और अपनी प्रतिकृति (replication) बनाना शुरू करता है। इसका परीक्षण करने के लिए, उन्होंने लैब डिश में वायरल स्पाइक प्रोटीन और मानव रिसेप्टर प्रोटीन को पौधे के यौगिकों की छोटी मात्रा के साथ मिलाया। यदि कोई यौगिक काम करता, तो वह दोनों प्रोटीनों को आपस में चिपकने से रोकता, जिसका परिणाम मिश्रण से निकलने वाली रोशनी में बदलाव द्वारा मापा जा सकता था।
सैकड़ों परीक्षण किए गए यौगिकों में से, तीन विशेष रूप से वायरस और कोशिका के बीच के संबंध को तोड़ने में प्रभावी पाए गए। ये थे ओलीनोलिक एसिड (oleanolic acid), पॉइंटसेटीफोलिन बी (poinsettifolin B), और रशकलकोन III (rhuschalcone III)। ओलीनोलिक एसिड कई फलों और पौधों में पाया जाने वाला एक प्रकार का यौगिक है, जबकि पॉइंटसेटीफोलिन बी कैमरून और गैबॉन के जंगलों में पाए जाने वाले एक जड़ी-बूटी से आता है, और रशकलकोन III दक्षिण अफ्रीका में दौरों (seizures) के इलाज के लिए उपयोग की जाने वाली एक झाड़ी की जड़ की छाल से प्राप्त होता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन तीन पदार्थों ने बहुत कम सांद्रता (concentration), विशेष रूप से 0.5 और 2.4 माइक्रोमोलर के बीच, वायरल प्रोटीन को मानव रिसेप्टर से जुड़ने से रोक दिया। महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्होंने इन यौगिकों का परीक्षण प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा संचार के लिए उपयोग किए जाने वाले एक अलग, असंबंधित प्रोटीन जोड़े के विरुद्ध किया, और पाया कि इन पादप रसायनों ने उस प्रक्रिया में हस्तक्षेप नहीं किया। यह सुझाव देता है कि ये यौगिक चयनात्मक (selective) हैं, जो अन्य आवश्यक जैविक कार्यों को बाधित किए बिना विशेष रूप से वायरस को लक्षित करते हैं।
इसके बाद टीम ने प्रोटीन इंटरेक्शन परीक्षणों से आगे बढ़कर यह देखने के लिए कदम बढ़ाया कि क्या ये यौगिक वास्तव में जीवित कोशिकाओं के भीतर वायरस को बढ़ने से रोक सकते हैं। उन्होंने बंदर की किडनी की कोशिकाओं की एक लाइन को वायरस से संक्रमित किया और कोशिकाओं के जीवित रहने की जांच करने के लिए उनमें पौधे के यौगिक मिलाए। ओलीनोलिक एसिड और रशकलकोन III दोनों ने कम खुराक पर कोशिकाओं को मारे बिना वायरस के उत्पादन को कम करने की क्षमता दिखाई। हालाँकि, पॉइंटसेटीफोलिन बी ने इस परीक्षण में वायरस को प्रतिकृति बनाने से नहीं रोका, भले ही वह प्रारंभिक प्रोटीन बाइंडिंग को रोकने में अच्छा था। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि हालांकि ओलीनोलिक एसिड प्रभावी था, लेकिन उच्च खुराक पर यह कोशिकाओं के लिए विषाक्त (toxic) हो गया, जिससे इसके उपयोग की सीमा तय हो गई। रशकलकोन III ने परीक्षण की गई सांद्रता पर कोशिकाओं को तत्काल नुकसान पहुँचाए बिना, वायरस को बाधित करने की अधिक सुसंगत, हालांकि कमजोर, क्षमता दिखाई।
यह समझने के लिए कि ये अणु कैसे काम करते हैं, शोधकर्ताओं ने कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया ताकि यह देखा जा सके कि वे उस स्थान में कैसे फिट होते हैं जहाँ वायरल स्पाइक और मानव रिसेप्टर मिलते हैं। इन सिमुलेशनों ने दिखाया कि तीनों यौगिक प्रोटीनों के उन विशिष्ट हिस्सों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं जो वायरस के जुड़ने के लिए महत्वपूर्ण हैं। मॉडलों ने सुझाव दिया कि यौगिक भौतिक आकार और रासायनिक आकर्षण के संयोजन के माध्यम से बाइंडिंग साइट में फिट होते हैं, जिसमें अणुओं का आकार प्रमुख भूमिका निभाता है। दिलचस्प बात यह है कि कंप्यूटर मॉडल ने संकेत दिया कि ओलीनोलिक एसिड वायरल प्रोटीन के उन हिस्सों से जुड़ता है जो वायरस के विभिन्न वेरिएंट्स, जिसमें अत्यधिक उत्परिवर्तित (mutated) ओमिक्रॉन स्ट्रेन भी शामिल है, में समान रहे हैं। यह सुझाव देता है कि ओलीनोलिक एसिड प्रभावी बना रह सकता है भले ही वायरस समय के साथ बदल जाए। इसके विपरीत, अन्य दो यौगिक प्रोटीन के उन हिस्सों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं जो नए वेरिएंट में उत्परिवर्तित हो गए हैं, जो भविष्य के उपभेदों (strains) के खिलाफ उन्हें कम प्रभावी बना सकता है, हालांकि लैब में अभी तक इसका परीक्षण नहीं किया गया है।
अध्ययन में यह भी देखा गया कि क्या रशकलकोन III की संरचना में छोटे बदलाव करने से यह एक और भी बेहतर अवरोधक बन सकता है। हजारों समान अणुओं को उत्पन्न करने के लिए कंप्यूटर प्रोग्रामों का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने कई नए उम्मीदवारों की पहचान की जो मूल यौगिक की तुलना में वायरस-रिसेप्टर कॉम्प्लेक्स से और भी अधिक मजबूती से जुड़ सकते थे। इन सिमुलेशनों ने सुझाव दिया कि रासायनिक संरचना में बदलाव करके दवा की वायरस को रोकने की क्षमता में सुधार किया जा सकता है। हालांकि ये नए अणु इस स्तर पर केवल कंप्यूटर मॉडल के रूप में मौजूद हैं, वे रसायनविदों के लिए बेहतर संस्करणों को डिजाइन करने के लिए एक रोडमैप प्रदान करते हैं। यह कार्य इस बात पर प्रकाश डालता है कि अफ्रीका के औषधीय पौधों में रासायनिक विविधता का एक भंडार है जिसका उपयोग वायरल रोगों के विरुद्ध नए उपकरण खोजने के लिए किया जा सकता है, जो उपचार के एक संभावित स्रोत को प्रदान करता जिसे उन समुदायों के लिए स्थानीय रूप से विकसित किया जा सकता है जिन्हें इसकी सबसे अधिक आवश्यकता है।
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