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Le cannabidiol inhibe la réplication du SRAS-CoV-2 dans les cellules humaines et les souris

Dans une recherche récemment publiée dans la revue de Science Advances , une équipe interdisciplinaire de chercheurs de l'Université de Chicago a évalué le rôle potentiel du cannabidiol (CBD), un produit naturel extrait de la plante de cannabis, pour prévenir et inhiber les infections par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) dans les cellules humaines et les souris.

Étude: Le cannabidiol inhibe la réplication du SRAS-CoV-2 par induction du stress du RE de l'hôte et réponses immunitaires innées. Crédit d'image: Dmytro Tyshchenko / Shutterstock

Introduction

La pandémie actuelle de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a provoqué une morbidité et une mortalité généralisées dans le monde entier depuis son début fin 2019 Malgré la disponibilité d'une sélection de vaccins COVID-19, le SRAS-CoV-2 et ses nouvelles variantes émergentes se propagent dans le monde entier, soulignant la nécessité de solutions alternatives telles que des traitements efficaces. Malheureusement, malgré un effort mondial collectif, seules des thérapies limitées ont été identifiées jusqu'à présent qui peuvent bloquer la réplication du SRAS-CoV-2 et la production virale.

À propos de l'étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé le carcinome pulmonaire humain A549, les cellules pulmonaires humaines Calu3 et les cellules épithéliales rénales de singe Vero E6 pour évaluer l'effet du CBD sur le SRAS-CoV- 2 réplication. Le CBD et les composés apparentés ont été isolés et identifiés par analyse de résonance magnétique nucléaire (RMN) 1D-¹H et comparés au profil d'analyse de spin complet itératif (HiFSA)¹H du CBD.

Pour évaluer l'influence du CBD sur la réponse au stress du réticulum endoplasmique (ER), l'analyse d'enrichissement de l'ensemble de gènes (GSEA) a été utilisée pour quantifier l'épissage de la protéine de liaison X-box 1 (XBP1) à l'aide du séquençage de l'acide ribonucléique (ARN) données d'expression génique, suivies d'une confirmation à l'aide de la réaction quantitative en chaîne de la transcription inverse-polymérase (qRT-PCR). Des cellules knock-out de l'enzyme 1α (IRE1α) nécessitant l'inositol et des anticorps bloquants anti-interféron ont été utilisés pour évaluer l'effet du CBD sur l'IRE1α et les interférons.

Résultats

Les chercheurs ont observé que le prétraitement des lignées cellulaires de carcinome pulmonaire humain A549-ACE-2 avec du CBD 0-10 µM (pureté de 97 % avec des cannabinoïdes congénères <1 %) avant l'infection par le SARS-CoV-2 ou les variants α, β ou γ inhibe puissamment la réplication virale du SARS-CoV-2 avec une EC₅₀de 1µM. De plus, le CBD a également inhibé la réplication du SRAS-CoV-2 dans les cellules épithéliales pulmonaires humaines Calu3 et de rein de singe Vero E6.

Selon les chercheurs, à l'exception du CBD, aucun des congénères du CBD étroitement apparentés - tels que le tétrahydrocannabinol (THC), la cannabidivarine (CBDV), l'acide cannabidiolique (CBDA), le cannabichromène (CBC) ou le cannabigérol n'a inhibé le SRAS- Infection CoV-2. Peut-être que la combinaison du CBD avec du THC (1:1) a supprimé de manière significative l'efficacité du CBD compatible avec l'inhibition compétitive. Un métabolite du CBDhydroxy-cannabidiol (7-OH-CBD) a inhibé efficacement la réplication du SRAS-CoV-2 dans les cellules A549 de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) à un niveau non toxique.

Aucun effet du CBD n'a été observé sur l'expression du récepteur ACE2 sur trois lignées cellulaires utilisées dans l'étude. Le CBD n'a montré aucun effet sur l'entrée virale, mais était efficace à 95-99 % pour inhiber l'expression de la protéine de pointe SARS-CoV 23- dans les cellules hôtes après l'entrée. Le CBD n'a pas affecté le traitement des protéines virales par la protéase virale principale (M_pro) ou la protéase de type papaïne (PL_pro), ce qui montre que le CBD cible les processus de la cellule hôte.

L'étude a révélé une suppression remarquable de l'induction des gènes du SRAS-CoV-2 pour une protéine de pointe, d'enveloppe et de nucléocapside de 99 % par le CBD, contre 60 % avec le CBDV. Le CBDV a causé moins de changements transcriptomiques que le CBD et était généralement inefficace pour inverser les changements transcriptionnels induits par le SARS-CoV-2. Le CBDV a induit l'autophagie et le métabolisme des lipides et a supprimé des processus tels que la traduction des protéines et la réplication de l'ADN.

L'équipe a découvert que le CBD provoquait l'expression génique de trois protéines transmembranaires de la voie de réponse protéique dépliée (UPR) - IRE1α, la protéine kinase R-like endoplasmic reticulum kinase (PERK) et l'activation du facteur de transcription 6 (ATF6). Le CBD a fortement activé la voie IRE1α en présence ou en l'absence du virus, mais pas par le SARS-CoV-2 seul. En revanche, PERK a été activé à la fois par le SARS-CoV-2 et le CBD.

CBD, en présence de SARS-CoV-2, induit plus fortement des gènes impliqués dans la voie de signalisation de l'interféron - ISG15, IFIT1, IFIT3, SOCS1 et OAS1 par rapport au CBD seul. Le CBD a effectivement inversé l'induction virale des cytokines conduisant à une tempête de cytokines à des stades ultérieurs de l'infection. D'autre part, l'homologue inactif du CBDV n'empêche pas de manière significative l'induction de cytokines. L'exposition des cellules ACE2-A549 à un mélange d'anticorps contre les interférons de type I (α, β, o) et de type II (γ) avant le traitement au CBD 2,5 mM et l'infection par le SRAS-CoV-2 a montré que les anticorps anti-interféron réduisaient le CBD effets antiviraux et sauvetage partiel de l'infection par le SRAS-CoV-2.

L'administration de CBD à des doses plus faibles et plus élevées a diminué les titres viraux dans les poumons (4,8 et 40 fois) et le cornet nasal (3,7 et 4,8 fois) chez les souris femelles K18-hACE2 soumises à une provocation intranasale avec le SARS-CoV-2 (2x10⁴unités formant plaque [PFU]).

À partir d'une analyse d'un groupe de patients avec des enregistrements de consommation de CBD (100 mg/ml) du National COVID Cohort Collaborative (N3C), les chercheurs ont observé que la consommation de CBD était significativement associée à moins de SARS-CoV-2 résultats de tests positifs.

Conclusion

Les résultats de l'étude ont montré que parmi tous les congénères cannabinoïdes, seuls le CBD et son métabolite 7-OH-CBD bloquent puissamment la réplication du SRAS-CoV-2 dans les cellules épithéliales pulmonaires. De plus, le CBD a exercé son effet après l'entrée virale et a inhibé l'expression du génome viral. Le CBD a également inhibé la réplication du SRAS-CoV-2 par l'activation de l'hôte IRE1α, de la réponse au stress RNase ER et des voies d'interféron.

Des études précliniques ont établi l'efficacité du CBD contre le SARS-CoV-2 pendant les premiers stades de l'infection. Cette étude a démontré le rôle du CBD en tant qu'agent potentiel pour lutter contre l'infection par le SRAS-CoV-2 au cours des premiers stades. Cependant, des études et des essais cliniques supplémentaires seront nécessaires pour déterminer le dosage précis, le profil de sécurité et les effets secondaires potentiels du CBD en tant qu'agent de traitement contre l'infection par le SRAS-CoV-2 chez l'homme.

Les chercheurs ont averti que les effets antiviraux du CBD démontrés dans cette étude ne s'appliquent qu'à des doses de haute pureté, spécialement formulées, prises dans des situations spécifiques. Les résultats de l'étude ne suggèrent pas que la consommation de produits de CBD disponibles dans le commerce avec une puissance et une qualité variables puisse prévenir ou traiter le COVID-19.