Bevis dyker upp för att vitamin D – och möjligen vitamin K och A – kan hjälpa till att bekämpa covid-19. En ny studie från University of Bristol publicerad i tidskriften German Chemical Society Angewandte Chemie har visat hur de – och andra antivirala läkemedel – kan fungera. Forskningen indikerar att dessa kosttillskott och föreningar kan binda till det virala spikeproteinet och därmed kan minska SARS-CoV-2-infektionsförmågan. I kontrast, kolesterol kan öka smittsamheten, vilket skulle kunna förklara varför högt kolesterol anses vara en riskfaktor för allvarlig sjukdom.

Nyligen, Bristol-forskare visade att linolsyra binder till ett specifikt ställe i det virala spikeproteinet, och att genom att göra det, den låser spiken i en stängd, mindre smittsam form. Nu, ett forskarlag har använt beräkningsmetoder för att söka efter andra föreningar som kan ha samma effekt, som potentiella behandlingar. De hoppas kunna förhindra mänskliga celler att bli infekterade genom att förhindra det virala spikeproteinet från att öppna tillräckligt för att interagera med ett humant protein (ACE2). Nya antivirala läkemedel kan ta år att designa, utveckla och testa, så forskarna tittade igenom ett bibliotek med godkända läkemedel och vitaminer för att identifiera de som kan binda till denna nyligen upptäckta "drogbara ficka" inuti SARS-CoV-2 spikproteinet.

Teamet studerade först effekterna av linolsyra på spiken, använda beräkningssimuleringar för att visa att det stabiliserar den slutna formen. Ytterligare simuleringar visade att dexametason – som är en effektiv behandling för covid-19 – också kan binda till denna plats och hjälpa till att minska virusinfektioner förutom dess effekter på det mänskliga immunsystemet.

Teamet genomförde sedan simuleringar för att se vilka andra föreningar som binder till fettsyraplatsen. Detta identifierade några läkemedel som genom experiment har visat sig vara aktiva mot viruset, vilket tyder på att detta kan vara en mekanism genom vilken de förhindrar viral replikation som, genom att låsa spikstrukturen på samma sätt som linolsyra.

Fynden antydde flera läkemedelskandidater bland tillgängliga läkemedel och kostkomponenter, inklusive några som har visat sig bromsa SARS-CoV-2-reproduktionen i laboratoriet. Dessa har potential att binda till SARS-CoV-2 spikproteinet och kan hjälpa till att förhindra cellinträde.

Simuleringarna förutspådde också att de fettlösliga vitaminerna D, K och A binder till spiken på samma sätt vilket gör spiken mindre kapabel att infektera celler.

Dr Deborah Shoemark, Senior forskarassistent (Biomolecular Modelling) vid School of Biochemistry, vem modellerade spiken, förklarade:"Våra resultat hjälper till att förklara hur vissa vitaminer kan spela en mer direkt roll i kampen mot covid än deras konventionella stöd för det mänskliga immunsystemet.

"Fetma är en viktig riskfaktor för svår covid. D-vitamin är fettlösligt och tenderar att ackumuleras i fettvävnad. Detta kan sänka mängden D-vitamin tillgängligt för överviktiga individer. Länder där vissa av dessa vitaminbrister är vanligare har också led svårt under pandemin. Vår forskning tyder på att vissa viktiga vitaminer och fettsyror, inklusive linolsyra, kan bidra till att förhindra spike/ACE2-interaktionen. Brist på någon av dem kan göra det lättare för viruset att infektera."

Redan existerande höga kolesterolnivåer har associerats med ökad risk för allvarlig covid-19. Rapporter om att SARS-CoV-2-spikproteinet binder kolesterol ledde till att teamet undersökte om det kunde binda vid fettsyrabindningsstället. Deras simuleringar indikerar att det kan binda, men att det kan ha en destabiliserande effekt på spikens låsta konformation, och gynnar det öppna, mer smittsam konformation.

Dr Shoemark fortsatte:"Vi vet att användningen av kolesterolsänkande statiner minskar risken för att utveckla allvarlig covid och förkortar återhämtningstiden i mindre allvarliga fall. Huruvida kolesterol destabiliserar de "godartade", stängd konformation eller inte, våra resultat tyder på att genom att direkt interagera med spiken, viruset kan binda kolesterol för att uppnå de lokala koncentrationer som krävs för att underlätta cellinträde och detta kan också förklara den observerade förlusten av cirkulerande kolesterol efter infektion."

Professor Adrian Mulholland, vid Bristol's School of Chemistry, tillade:"Våra simuleringar visar hur vissa molekyler som binder vid linolsyraplatsen påverkar spikens dynamik och låser den stängd. De visar också att läkemedel och vitaminer som är aktiva mot viruset kan fungera på samma sätt. Att rikta in sig på denna plats kan vara en väg till nya antivirala läkemedel. Ett nästa steg skulle vara att titta på effekterna av kosttillskott och testa virusreplikation i celler."

Alison Derbenwick Miller, Vice President, Oracle for Research, sa:"Det är otroligt spännande att forskare får nya insikter om hur SARS-CoV-2 interagerar med mänskliga celler, vilket i slutändan kommer att leda till nya sätt att bekämpa covid-19. Vi är mycket glada över att Oracles högpresterande molninfrastruktur hjälper till att främja denna typ av världsföränderlig forskning. Att växa en globalt ansluten gemenskap av molndrivna forskare är precis vad Oracle for Research är designat för att göra."