Dos plantas silvestres comunes contienen extractos que inhiben la capacidad del virus que causa el COVID-19 para infectar células vivas, según un estudio de la Universidad de Emory. Scientific Reports publicó los resultados: la primera evaluación importante de extractos botánicos para buscar potencia contra el virus SARS-CoV-2.
por Carol Clark, Universidad de Emory
En pruebas de placas de laboratorio, los extractos de las flores de la vara de oro alta (Solidago altissima) y los rizomas del helecho águila (Pteridium aquilinum) bloquearon la entrada del SARS-CoV-2 en las células humanas .
Los compuestos activos solo están presentes en cantidades minúsculas en las plantas. Sería ineficaz y potencialmente peligroso que las personas intentaran tratarse con ellos, subrayan los investigadores. De hecho, se sabe que el helecho águila es tóxico, advierten.
«Es muy temprano en el proceso, pero estamos trabajando para identificar, aislar y ampliar las moléculas de los extractos que mostraron actividad contra el virus», dice Cassandra Quave, autora principal del estudio y profesora asociada en la Escuela de Medicina de Emory. Departamento de Dermatología y Centro de Estudios de la Salud Humana. «Una vez que hayamos aislado los ingredientes activos, planeamos probar más su seguridad y su potencial a largo plazo como medicamentos contra COVID-19».
Quave es un etnobotánico que estudia cómo las personas tradicionales han usado las plantas como medicina para identificar nuevos candidatos prometedores para los medicamentos modernos. Su laboratorio conserva la Biblioteca de productos naturales de Quave, que contiene miles de productos naturales botánicos y fúngicos extraídos de plantas recolectadas en sitios de todo el mundo.
Caitlin Risener, Ph.D. candidato en el programa de posgrado en Farmacología Molecular y de Sistemas de Emory y en el Centro para el Estudio de la Salud Humana, es el primer autor del artículo actual.
En investigaciones anteriores para identificar moléculas potenciales para el tratamiento de infecciones bacterianas resistentes a los medicamentos, el laboratorio de Quave se centró en las plantas que la gente tradicional había usado para tratar la inflamación de la piel.
Dado que la COVID-19 es una enfermedad de reciente aparición, los investigadores adoptaron un enfoque más amplio. Idearon un método para probar rápidamente más de 1800 extractos y 18 compuestos de la biblioteca de productos naturales de Quave para determinar su actividad contra el SARS-CoV-2.
«Hemos demostrado que nuestra biblioteca de productos naturales es una herramienta poderosa para ayudar a buscar terapias potenciales para una enfermedad emergente», dice Risener. «Otros investigadores pueden adaptar nuestro método de detección para buscar otros compuestos novedosos dentro de las plantas y los hongos que puedan conducir a nuevos medicamentos para tratar una variedad de patógenos».
El SARS-CoV-2 es un virus de ARN con una proteína espiga que puede unirse a una proteína llamada ACE2 en las células huésped. «La proteína de pico viral utiliza la proteína ACE2 casi como una llave que entra en una cerradura, lo que permite que el virus entre en una célula y la infecte», explica Quave.
Los investigadores idearon experimentos con partículas similares a virus, o VLP, de SARS-CoV-2 y células programadas para sobreexpresar ACE2 en su superficie. Las VLP fueron despojadas de la información genética necesaria para causar una infección por COVID-19. En cambio, si una VLP lograba unirse a una proteína ACE2 e ingresar a una célula, estaba programada para secuestrar la maquinaria de la célula para activar una proteína verde fluorescente.
Se añadió un extracto vegetal a las células en una placa de Petri antes de introducir las partículas virales. Al hacer brillar una luz fluorescente en el plato, pudieron determinar rápidamente si las partículas virales habían logrado ingresar a las células y activar la proteína verde.
Los investigadores identificaron un puñado de éxitos para los extractos que protegían contra la entrada viral y luego se centraron en los que mostraban la actividad más fuerte: la vara de oro alta y el helecho águila. Ambas especies de plantas son nativas de América del Norte y los nativos americanos las conocen por sus usos medicinales tradicionales.
Experimentos adicionales mostraron que el poder protector de los extractos de plantas funcionó en cuatro variantes de SARS-CoV-2: alfa, theta, delta y gamma.
Para probar más estos resultados, el laboratorio de Quave colaboró con el coautor Raymond Schinazi, profesor de pediatría de Emory, director de la División de Laboratorio de Farmacología Bioquímica de Emory y codirector del Grupo de Trabajo Científico para la Cura del VIH dentro del Centro Universitario de Emory patrocinado por los NIH. para la Investigación del SIDA. Schinazi, líder mundial en el desarrollo de antivirales, es mejor conocido por su trabajo pionero en medicamentos revolucionarios contra el VIH.
La clasificación de bioseguridad más alta del laboratorio de Schinazi permitió a los investigadores probar los dos extractos de plantas en experimentos con el virus SARS-CoV-2 infeccioso en lugar de VLP. Los resultados confirmaron la capacidad de los extractos de vara de oro alta y helecho águila para inhibir la capacidad del SARS-CoV-2 de unirse a una célula viva e infectarla.
«Nuestros resultados sientan las bases para el uso futuro de bibliotecas de productos naturales para encontrar nuevas herramientas o terapias contra enfermedades infecciosas», dice Quave.
Como siguiente paso, los investigadores están trabajando para determinar el mecanismo exacto que permite que los dos extractos de plantas bloqueen la unión a las proteínas ACE2.
Para Risener, una de las mejores partes del proyecto es que ella misma recolectó muestras de vara de oro alta y helecho águila. Además de recolectar plantas medicinales de todo el mundo, el laboratorio de Quave también realiza excursiones a los bosques del Centro de Investigación Joseph W. Jones en Georgia del Sur. La Fundación Woodruff estableció el centro para ayudar a conservar uno de los últimos remanentes del ecosistema único de pino de hoja larga que una vez dominó el sureste de los Estados Unidos.
«Es increíble adentrarse en la naturaleza para identificar y desenterrar plantas«, dice Risener. «Eso es algo que pocos estudiantes de posgrado en farmacología pueden hacer. Estaré cubierto de tierra de la cabeza a los pies, arrodillado en el suelo y radiante de emoción y felicidad».
También asiste en la preparación de los extractos de plantas y el montaje de los especímenes para el herbario de Emory.
«Cuando recolectas un espécimen tú mismo, y secas y conservas las muestras, obtienes una conexión personal», dice ella. «Es diferente a alguien que simplemente te entrega un vial de material vegetal en un laboratorio y te dice: ‘Analiza esto'».
Después de graduarse, Risener espera una carrera en divulgación y educación para la política científica en torno a la investigación de compuestos naturales. Algunas de las medicinas más famosas derivadas de productos botánicos incluyen la aspirina (del sauce), la penicilina (de los hongos) y la terapia contra el cáncer Taxol (del tejo).
«Las plantas tienen tal complejidad química que los humanos probablemente no podrían imaginar todos los compuestos botánicos que esperan ser descubiertos», dice Risener. «El vasto potencial medicinal de las plantas destaca la importancia de preservar los ecosistemas«.
Más información: Caitlin J. Risener et al, Inhibidores botánicos de la entrada viral del SARS-CoV-2: una perspectiva filogenética, Scientific Reports (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-28303-x
