Sulfated polysaccharides effectively inhibit SARS-CoV-2 in vitro
Cell Discovery volume 6, Article number: 50 (2020) Cite this article Metricsdetails

Dear Editor,
COVID-19, caused by the SARS-CoV-2 virus, has now spread worldwide with catastrophic human and economic impacts and currently has infected over 10 million people and killed over 500,0001. In an effort to mitigate disease symptoms and impede viral spread, efforts in vaccine development and drug discovery are being conducted at a rapid pace2. Recently, we showed that the well-known anticoagulant heparin has exceptional binding affinity to the spike protein (S-protein) of SARS-CoV-23. The S-protein of SARS-CoV-2 bound more tightly to immobilized heparin (KD = ~10−11 M) than the S-proteins of either SARS-CoV (KD = ~10−7 M) or MERS-CoV (KD = ~10-9 M). However, it is not known whether the tight binding of heparin to the SARS-CoV-2 S-protein translates into potent antiviral activity. In the current study, we evaluated the in vitro antiviral properties of heparin and other closely related polysaccharides to assess the relevance of heparin-related GAGs and other sulfated polysaccharides as part of the pharmacopeia of potential therapeutics that target SARS-CoV-2. Vero-CCL81, which expresses both ACE2 and TMPRSS24, were used for viral replication at high titer5 for use in antiviral assays.
Heparin, heparan sulfates, other glycosaminoglycans (GAGs)3, and fucoidan and other highly sulfated polysaccharides were screened using surface plasmon resonance (SPR) to measure binding affinity to the SARS-CoV-2 S-protein (Fig. 1a). Briefly, solution competition studies between surface immobilized heparin and other sulfated polysaccharides were evaluated by injecting SARS-CoV-2 S-protein (50 nM) alone or mixed with 1 µM of an indicated polysaccharide in SPR buffer at a flow rate of 30 μL/min. After each run, dissociation and regeneration were performed. For each set of competition experiments, a control experiment (S-protein without polysaccharide) was performed to ensure the surface was fully regenerated. Among the tested polysaccharides, RPI-27 and RPI-28, complex sulfated polysaccharides (fucoidans) extracted from the seaweed Saccharina japonica6, chemo-enzymatically synthesized trisulfated (TriS) heparin7, and unfractionated USP-heparin itself were able to compete with heparin for S-protein binding. We selected these compounds along with a non-anticoagulant low molecular weight heparin (NACH)8 for further study (Fig. 1b). The other GAGs including heparan sulfate, the chondroitin sulfates, and keratan sulfate show no competitive binding when compared to the control.

ПЕРЕВОД:
• Опубликовано: 24 июля 2020 г.
Сульфатированные полисахариды эффективно ингибируют SARS-CoV-2 in vitro
• Пол С. Квон, • Hanseul Oh, • Сок-Джун Квон, • Вэйхуа Цзинь, • Фумин Чжан, • Кейт Фрейзер, • Чон Джу Хонг, • Роберт Дж. Линхардт и • Джонатан С. Дордик
Cell Discovery, том 6, номер статьи: 50 (2020) Цитируйте эту статью • Metricsdetails
Дорогой редактор,
COVID-19, вызванный вирусом SARS-CoV-2, в настоящее время распространился по всему миру с катастрофическими человеческими и экономическими последствиями и в настоящее время заразил более 10 миллионов человек и убил более 500000 человек1. В целях смягчения симптомов заболевания и предотвращения распространения вируса стремительными темпами предпринимаются усилия по разработке вакцин и поиску лекарств2. Недавно мы показали, что хорошо известный антикоагулянт гепарин обладает исключительной аффинностью связывания со спайковым белком (S-белком) SARS-CoV-23. S-белок SARS-CoV-2 более плотно связывается с иммобилизованным гепарином (KD = ~ 10-11 M), чем S-белки SARS-CoV (KD = ~ 10-7 M) или MERS-CoV (KD = ~ 10-9 М). Однако неизвестно, приводит ли тесное связывание гепарина с S-белком SARS-CoV-2 в мощную противовирусную активность. В текущем исследовании мы оценили противовирусные свойства гепарина и других близкородственных полисахаридов in vitro, чтобы оценить актуальность гепарин-связанных ГАГ и других сульфатированных полисахаридов как части фармакопеи потенциальных терапевтических средств, нацеленных на SARS-CoV-2. Vero-CCL81, который экспрессирует как ACE2, так и TMPRSS24, использовали для репликации вируса с высоким титром5 для использования в противовирусных анализах.
Гепарин, гепарансульфаты, другие гликозаминогликаны (ГАГ) 3, фукоидан и другие высокосульфатированные полисахариды были проверены с использованием поверхностного плазмонного резонанса (SPR) для измерения аффинности связывания с S-белком SARS-CoV-2 (рис. 1a). Вкратце, исследования конкуренции растворов между иммобилизованным на поверхности гепарином и другими сульфатированными полисахаридами оценивали путем инъекции одного S-белка SARS-CoV-2 (50 нМ) или в смеси с 1 мкМ указанного полисахарида в буфере SPR при скорости потока 30 мкл / минимум. После каждого прогона проводили диссоциацию и регенерацию. Для каждой серии конкурентных экспериментов проводили контрольный эксперимент (S-белок без полисахарида), чтобы гарантировать полную регенерацию поверхности. Среди испытанных полисахаридов, RPI-27 и RPI-28, сложные сульфатированные полисахариды (фукоиданы), экстрагированные из морских водорослей Saccharina japonica6, химико-ферментативно синтезированный трисульфатированный (TriS) гепарин7 и нефракционированный USP-гепарин сам по себе были способны конкурировать с гепарином за S -белковое связывание. Мы выбрали эти соединения вместе с неантикоагулянтным низкомолекулярным гепарином (NACH) 8 для дальнейшего изучения (рис. 1b). Другие ГАГ, включая гепарансульфат, хондроитинсульфаты и кератансульфат, не демонстрируют конкурентного связывания по сравнению с контролем.

Fig. 1: Assessment of antiviral activities of certain sulfated polysaccharides.
Рис. 1: Оценка противовирусной активности некоторых сульфатированных полисахаридов.
a Surface plasmon resonance (SPR) experiments were used to screen polysaccharides that outcompete immobilized heparin binding to SARS-CoV-2 S-protein. Data are presented as mean±s.d., n=3 biologically independent samples. A two-sided t-test was performed to test significance against the control (P1<0.0001, P2=0.0003, P3=0.0016, P4=0.0041). b Structural units comprising polysaccharides used for in vitro antiviral studies. c Focus reduction assay images of virus infection on treatment of indicated polysaccharides. At 48h after infection, Vero cells were fixed and probed with SARS-CoV-2 spike primary antibody (1:10000, Sino Bio Inc.) and HRP-conjugated goat rabbit (1:10000, Abcam) secondary antibody. d Vero cells were infected with SARS-CoV-2 at a MOI of 2.5×10−3 at different doses of each polysaccharide for 48h. The viral yield was quantified using a focus reduction assay. Cytotoxicity in Vero cells was measured using a WST-1 assay. The left and right y-axis of the graphs represent mean % inhibition of virus yield and cytotoxicity of the polysaccharides, respectively. Cytotoxicity experiments were performed in duplicate with n=3 biologically independent samples. Focus reduction assay experiments were performed in mean±s.d. (quadruplicate measurements) with n=3 biologically independent samples. e The RBD-ACE2-binding interface is stabilized by an extensive hydrogen bonding network involving sidechains of several residues on both RBD and ACE2. Polar sidechains of N487, Y489, Q493, Q498, and Y505 on the spike protein RBD along with other residues would be able to bind to heparin and inhibit RBD-ACE2 interaction. Heparin (here an octasaccharide) forms a hydrogen bond network with N448, N450, Q493, and N501 that aids in its occupancy of this binding regions and sterically restrict access to Q498, Y489, and Y505 necessary for ACE2 receptor binding.
Эксперименты с поверхностным плазмонным резонансом (SPR) использовали для скрининга полисахаридов, которые превосходят связывание иммобилизованного гепарина с S-белком SARS-CoV-2. Данные представлены в виде среднего значения ± стандартное отклонение, n = 3 биологически независимых образца. Двусторонний t-критерий был проведен для проверки значимости по сравнению с контролем (P1 <0,0001, P2 = 0,0003, P3 = 0,0016, P4 = 0,0041). b Структурные единицы, содержащие полисахариды, используемые для противовирусных исследований in vitro. c Фокусировка изображений анализа вирусной инфекции при лечении указанными полисахаридами. Через 48 часов после заражения клетки Vero фиксировали и зондировали первичным антителом SARS-CoV-2 (1: 10000, Sino Bio Inc.) и вторичным антителом козьего кролика, конъюгированным с HRP (1: 10000, Abcam). г Клетки Vero были инфицированы SARS-CoV-2 с MOI 2,5 × 10-3 при различных дозах каждого полисахарида в течение 48 часов. Выход вируса количественно оценивали с помощью анализа уменьшения фокуса. Цитотоксичность клеток Vero измеряли с помощью анализа WST-1. Левая и правая оси ординат графиков представляют средний% ингибирования выхода вируса и цитотоксичности полисахаридов соответственно. Эксперименты по цитотоксичности проводили дважды с n = 3 биологически независимыми образцами. Эксперименты по анализу уменьшения фокуса проводили в среднем ± стандартное отклонение. (четырехкратные измерения) с n = 3 биологически независимыми образцами. e Интерфейс связывания RBD-ACE2 стабилизирован обширной сетью водородных связей, включающей боковые цепи из нескольких остатков как на RBD, так и на ACE2. Полярные боковые цепи N487, Y489, Q493, Q498 и Y505 на шипованном белке RBD вместе с другими остатками будут способны связываться с гепарином и ингибировать взаимодействие RBD-ACE2. Гепарин (здесь октасахарид) образует сеть водородных связей с N448, N450, Q493 и N501, которая помогает занимать эти области связывания и стерически ограничивает доступ к Q498, Y489 и Y505, необходимым для связывания рецептора ACE2.

Standard assays were performed to quantify potential cytotoxicity and antiviral activity. Cytotoxicity determination of the polysaccharides was performed using Vero cells and the standard water-soluble tetrazolium salt-1 (WST-1) assay (Takara Bio Inc., Japan). None of the tested polysaccharides showed toxicity even at the highest concentrations tested. Vero cells were infected with SARS-CoV-2 at a multiplicity of infection (MOI) of 2.5 × 10−3 with varying dosages of polysaccharide to confirm antiviral activity. A focus reduction assay was performed 48 h post infection to determine efficacy. Antiviral activities correlated with the SPR results. The most potent compound tested, RPI-27, is a high molecular weight, branched polysaccharide related to the known compound fucoidan, and had an EC50 of 8.3 ± 4.6 μg/mL, which corresponds to ~83 nM (Fig. 1c, d and Supplementary Table S1). This is substantially more potent than remdesivir having a reported in vitro EC50 value of 770 nM in Vero-E6 cells9 and 11.4 µM in Vero-CCL81 cells10, currently approved for emergency use for severe COVID-19 infections. The smaller RPI-28 has the same basic structure as RPI-27 but a lower molecular weight and, thus, a lower activity (EC50 = 1.2 μM, Supplementary Table S1). Heparin and the TriS-heparin (an intermediate in the bioengineered heparin synthesis pathway3) also have potent antiviral activity with EC50 values of ~2.1 and 5.0 μM, while the lower molecular weight NACH had an approx. EC50 of 55 μM. Similar antiviral activity of heparin has also been demonstrated recently11. Heparin and TriS-heparin are similar, with the latter devoid of the relatively small fraction of 3-O-sulfate groups present on heparin (Fig. 1b). Thus, their similar activity is expected. However, the low molecular weight NACH had far lower antiviral activity. Less sulfated GAGs, such as heparan sulfate and various chondroitin sulfates, because of their very low S-protein binding were not tested in the antiviral assay.
The high activity of RPI-27 and RPI-28 relative to the other polysaccharides tested may be a result of multivalent interactions between the polysaccharide and viral particle12. While heparin, TriS-heparin, and NACH are linear polysaccharides, RPI-27 and RPI-28 are both highly branched (Fig. 1b), possibly conferring added points of interaction in 3-dimensional space. The higher affinity of RPI-27 compared to RPI-28, and hence its more potent antiviral activity, may be due to the far higher molecular weight of the former providing greater opportunity for multipoint binding to the S-protein of SARS-CoV-2. The non-anticoagulant TriS-heparin may be more desirable in some applications than the potent anticoagulant heparin.
Для количественной оценки потенциальной цитотоксичности и противовирусной активности были выполнены стандартные анализы. Определение цитотоксичности полисахаридов проводили с использованием клеток Vero и стандартного анализа водорастворимой соли тетразолия-1 (WST-1) (Takara Bio Inc., Япония). Ни один из испытанных полисахаридов не проявил токсичности даже при самых высоких испытанных концентрациях. Клетки Vero были инфицированы SARS-CoV-2 с множественностью инфицирования (MOI) 2,5 × 10-3 с различными дозами полисахарида для подтверждения противовирусной активности. Анализ уменьшения фокуса был выполнен через 48 часов после заражения для определения эффективности. Противовирусная активность коррелировала с результатами SPR. Наиболее сильнодействующее испытанное соединение, RPI-27, представляет собой высокомолекулярный разветвленный полисахарид, родственный известному соединению фукоидану, и имеет EC50 8,3 ± 4,6 мкг / мл, что соответствует ~ 83 нМ (рис. 1c, d и Дополнительная таблица S1). Он значительно более эффективен, чем ремдесивир, у которого зарегистрированное значение EC50 in vitro составляет 770 нМ в клетках Vero-E69 и 11,4 мкМ в клетках Vero-CCL8110, который в настоящее время одобрен для экстренного применения при тяжелых инфекциях COVID-19. RPI-28 меньшего размера имеет ту же базовую структуру, что и RPI-27, но с более низкой молекулярной массой и, следовательно, более низкой активностью (EC50 = 1,2 мкМ, дополнительная таблица S1). Гепарин и TriS-гепарин (промежуточное соединение в биоинженерном пути синтеза гепарина3) также обладают мощной противовирусной активностью со значениями EC50 ~ 2,1 и 5,0 мкМ, тогда как NACH с более низкой молекулярной массой имеет прибл. EC50 55 мкМ. Подобная противовирусная активность гепарина также была недавно продемонстрирована11. Гепарин и TriS-гепарин подобны, причем последний лишен относительно небольшой доли 3-O-сульфатных групп, присутствующих в гепарине (рис. 1b). Таким образом, ожидается их аналогичная активность. Однако низкомолекулярный NACH имел гораздо более низкую противовирусную активность. Менее сульфатированные ГАГ, такие как гепарансульфат и различные хондроитинсульфаты, из-за их очень низкого связывания с S-белком не тестировались в противовирусном анализе.
Высокая активность RPI-27 и RPI-28 по сравнению с другими испытанными полисахаридами может быть результатом поливалентных взаимодействий между полисахаридом и вирусной частицей12. В то время как гепарин, TriS-гепарин и NACH являются линейными полисахаридами, RPI-27 и RPI-28 оба сильно разветвлены (рис. 1b), что, возможно, дает дополнительные точки взаимодействия в трехмерном пространстве. Более высокое сродство RPI-27 по сравнению с RPI-28 и, следовательно, его более сильная противовирусная активность, может быть связано с гораздо более высокой молекулярной массой первого, что обеспечивает большую возможность для многоточечного связывания с S-белком SARS-CoV-2. , Неантикоагулянтный TriS-гепарин может быть более желательным для некоторых применений, чем мощный антикоагулянтный гепарин.

Our results reveal that specific sulfated polysaccharides bind tightly to the S-protein of SARS-CoV-2 in vitro, which suggests that they can act as decoys to interfere with S-protein binding to the heparan sulfate co-receptor in host tissues3,11, inhibiting viral infection. To model this, we constructed a docking model between heparin and the S-protein receptor-binding site (RBD) using the crystal structure of the chimeric RBD-ACE2 complex (PDB ID: 6VW1)13 (Fig. 1e and detailed docking model described in supplementary information). The RBD’s amino acid residues involved in binding the ACE2 (angiotensin-converting enzyme 2) receptor also participated in heparin binding, suggesting a mechanism of viral entry inhibition by heparin. Moreover, the larger the oligosaccharide model used in docking studies, the tighter the binding. Specifically, the octasaccharide binds tighter than the tetrasaccharide (–7.3 vs. –6.1 kcal/mol).
Since these polysaccharides show promising antiviral activity in vitro and low cytotoxicity, we suggest that they may have promising clinical use. Along these lines, SARS-CoV-2 has been found to infect a wide range of tissues that possess sufficient ACE2 levels14, including the nose and the gastrointestinal tract15. Potential routes of delivery of these non-anticoagulant polysaccharide candidates, including the fucoidans (RPI-27, and RPI-28) and the TriS-heparin, could be through a nasal spray, metered dose inhaler, or oral delivery. This is distinct from remdesivir, which must be delivered intravenously16. Indeed, when taken orally, the fucoidans, isolated from edible sulfated seaweed polysaccharides, are considered as “Generally Recognized as Safe” and heparin, an approved drug, is not orally bioavailable. Interestingly, a retrospective clinical study suggests that the administration of anticoagulants, such as heparin, may provide better outcomes for patients hospitalized with COVID-19, including a dramatic reduction in mortality of intubated patients17. It is unknown whether this is a result of heparin’s anticoagulation alone, or to some degree is an effect of its anti-SARS-CoV-2 activity. Inhaled heparin has additional benefits such as reducing pulmonary coagulopathy and inflammation without producing systemic bleeding18. To this end, we suggest that treatment of fucoidans, nebulized heparin, or possibly TriS-heparin in combination with or without current antiviral therapies, should be assessed first in human primary epithelial cells and then in human patients suffering from COVID-19.
Наши результаты показывают, что специфические сульфатированные полисахариды прочно связываются с S-белком SARS-CoV-2 in vitro, что позволяет предположить, что они могут действовать как приманки, препятствуя связыванию S-белка с корецептором гепарансульфата в тканях хозяина3,11 , подавляя вирусную инфекцию. Чтобы смоделировать это, мы построили модель стыковки между гепарином и сайтом связывания рецептора S-белка (RBD), используя кристаллическую структуру химерного комплекса RBD-ACE2 (PDB ID: 6VW1) 13 (рис. 1e и подробно описанная модель стыковки). в дополнительной информации). Аминокислотные остатки RBD, участвующие в связывании рецептора ACE2 (ангиотензинпревращающий фермент 2), также участвовали в связывании гепарина, предполагая механизм ингибирования проникновения вируса гепарином. Более того, чем крупнее модель олигосахарида, используемая в исследованиях докинга, тем прочнее связывание. В частности, октасахарид связывается прочнее, чем тетрасахарид (–7,3 против –6,1 ккал / моль).
Поскольку эти полисахариды демонстрируют многообещающую противовирусную активность in vitro и низкую цитотоксичность, мы предполагаем, что они могут иметь многообещающее клиническое применение. В соответствии с этим было обнаружено, что SARS-CoV-2 поражает широкий спектр тканей, которые обладают достаточным уровнем ACE214, включая нос и желудочно-кишечный тракт15. Возможные пути доставки этих кандидатов в полисахариды, не являющиеся антикоагулянтами, включая фукоиданы (RPI-27 и RPI-28) и TriS-гепарин, могут быть через назальный спрей, дозирующий ингалятор или пероральную доставку. Это отличается от ремдесивира, который необходимо вводить внутривенно16. Действительно, при пероральном приеме фукоиданы, выделенные из пищевых сульфатированных полисахаридов морских водорослей, считаются «общепризнанными безопасными», а гепарин, одобренный препарат, не является биодоступным при пероральном приеме. Интересно, что ретроспективное клиническое исследование показывает, что введение антикоагулянтов, таких как гепарин, может обеспечить лучшие результаты для пациентов, госпитализированных с COVID-19, включая резкое снижение смертности интубированных пациентов17. Неизвестно, является ли это результатом антикоагуляции только гепарина или в некоторой степени является эффектом его активности против SARS-CoV-2. Вдыхаемый гепарин имеет дополнительные преимущества, такие как уменьшение легочной коагулопатии и воспаления, не вызывая системного кровотечения18. С этой целью мы предлагаем, чтобы лечение фукоиданами, небулайзированным гепарином или, возможно, TriS-гепарином в сочетании с современными противовирусными препаратами или без них, следует оценивать сначала на первичных эпителиальных клетках человека, а затем на людях, страдающих COVID-19.

References
1. World Health Organization. Coronavirus disease (COVID-199) situation reports. WHO. https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/situation-reports (2020).
  1. 2. Wu, D. et al. Vaccines and therapies in development for SARS-CoV-2 infections. J. Clin. Med.9, E1885 (2020).

  1. 3.Kim, S. Y. et al. Characterization of heparin and severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2 (SARS-CoV-2) spike glycoprotein binding interactions. Antiviral Res.181, 104873. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104873 (2020).
  2. 4.Matsuyama, S. et al. Enhanced isolation of SARS-CoV-2 by TMPRSS2-expressing cells. Proc. Natl Acad. Sci. USA117, 7001–7003 (2020).

  1. 5.Harcourt, J. et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 from patient with coronavirus disease, United States. Emerg. Infect. Dis.26, 1266–1273 (2020).

  1. 6.Jin, W., Wang, J., Ren, S., Song, N. & Zhang, Q. Structural analysis of a heteropolysaccharide from Saccharina japonica by electrospray mass spectrometry in tandem with collision-induced dissociation tandem mass spectrometry (ESI-CID-MS/MS). Mar. Drugs10, 2138–2152 (2012).

  1. 7.Cress, B. F. et al. Heavy heparin: a stable isotope-enriched, chemoenzymatically-synthesized, poly-component drug. Angew. Chem. Int. Ed. Engl.58, 5962–5966 (2019).

  1. 8.Lin, Y. P. et al. Non-anticoagulant heparin as a pre-exposure prophylaxis prevents lyme disease infection. ACS Infect. Dis.6, 503–514 (2020).

  1. 9.Wang, M. et al. Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro. Cell Res.30, 269–271 (2020). CAS Article Google Scholar
  2. 10.

Jeon, S. et al. Identification of antiviral drug candidates against SARS-CoV-2 from FDA-approved drugs. Antimicrob. Agents Chemother.64, e00819–e00820 (2020). Article Google Scholar
  1. 11. Mycroft-West, C. J. et al. Heparin inhibits cellular invasion by SARS-CoV-2: structural dependence of the interaction of the surface protein (spike) S1 receptor binding domain with heparin. BioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.04.28.066761 (2020).
  2. 12. Nemanichvili, N. et al. Fluorescent trimeric hemagglutinins reveal multivalent receptor binding properties. J. Mol. Biol.431, 842–856 (2019). CAS Article Google Scholar
  3. 13.Shang, J. et al. Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2. Nature581, 221–224 (2020).CAS Article Google Scholar
  4. 14.Sungnak, W. et al. SARS-CoV-2 entry factors are highly expressed in nasal epithelial cells together with innate immune genes. Nat. Med.26, 681–687 (2020).CAS Article Google Scholar
  5. 15.Lamers, M. M. et al. SARS-CoV-2 productively infects human gut enterocytes. Science369, 50–54 (2020).CAS Article Google Scholar
  6. 16.Grein, J. et al. Compassionate use of remdesivir for patients with severe Covid-19. N. Engl. J. Med.382, 2327–2336 (2020).CAS Article Google Scholar
  7. 17.Paranjpe, I. et al. Association of treatment dose anticoagulation with in-hospital survival among hospitalized patients with COVID-19. J. Am. Coll. Cardiol.76, 122–124 (2020).CAS Article Google Scholar
  8. 18.Chimenti, L. et al. Nebulized heparin attenuates pulmonary coagulopathy and inflammation through alveolar macrophages in a rat model of acute lung injury. Thromb. Haemost.117, 2125–2134 (2017).Article Google Scholar

Acknowledgements
This work was supported by the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology Research Initiative Program (KGM4572013) to J.J.H and H.O., and the Global Research Laboratory Program through the National Research Foundation of Korea (2014K1A1A2043032) to J.S.D. and S.-J.K.
Author information
Author notes
  1. These authors contributed equally: Paul S. Kwon, Hanseul Oh, Seok-Joon Kwon
Affiliations
  1. Department of Chemical and Biological Engineering, Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA
Paul S. Kwon, Seok-Joon Kwon, Weihua Jin, Fuming Zhang, Robert J. Linhardt & Jonathan S. Dordick
  1. Department of Chemistry and Chemical Biology, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA
Paul S. Kwon & Robert J. Linhardt
  1. National Primate Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology, Cheongju, Chungcheongbuk, Republic of Korea
Hanseul Oh & Jung Joo Hong
  1. College of Biotechnology and Bioengineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, 310014, China
Weihua Jin
  1. Department of Biological Sciences, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA
Keith Fraser, Robert J. Linhardt & Jonathan S. Dordick
Contributions
S.-J.K., R.J.L., J.S.D, and J.J.H. conceived and designed the experiments. P.S.K, H.O., W.J., and F.Z. performed multiple experiments. K.F. performed the heparin docking model. P.S.K., H.O., F.Z., J.J.H., and S.-J.K. analyzed the data. P.S.K., S.-J.K., J.S.D., and R.J.L. led the manuscript preparation with contributions from all authors.
Corresponding authors
Ethics declarations
Conflict of interest
The authors declare that they have no conflict of interest.
Additional information
Publisher’s note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.
Supplementary information
Rights and permissions
Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons license, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons license and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Ссылки
1. 1. Всемирная организация здравоохранения. Ситуационные отчеты по коронавирусной болезни (COVID-199). ВОЗ. https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/situation-reports (2020).
2. 2.Wu, D. et al. Вакцины и методы лечения инфекций SARS-CoV-2 в разработке. J. Clin. Med.9, E1885 (2020).
Статья Google Scholar
3. 3.Kim, S. Y. et al. Характеристика гепарина и связанного с тяжелым острым респираторным синдромом коронавируса 2 (SARS-CoV-2) пиковых взаимодействий связывания гликопротеинов. Antiviral Res.181, 104873. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104873 (2020).
4. 4.Мацуяма, С. и др. Усиленная изоляция SARS-CoV-2 клетками, экспрессирующими TMPRSS2. Proc. Natl Acad. Sci. USA117, 7001–7003 (2020).
Статья CAS Академия Google
5. 5.Harcourt, J. et al. Коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома от пациента с коронавирусной болезнью, США. Авар. Infect. Дис. 26, 1266–1273 (2020).Статья CAS Академия Google
6. 6.Jin, W., Wang, J., Ren, S., Song, N. & Zhang, Q. Структурный анализ гетерополисахарида из Saccharina japonica методом электрораспылительной масс-спектрометрии в тандеме с тандемной масс-спектрометрией диссоциации, вызванной столкновениями (ESI-CID -MS / MS). Mar. Drugs10, 2138–2152 (2012).Статья CAS Академия Google
7. 7.Cress, B. F. et al. Тяжелый гепарин: обогащенный стабильными изотопами, химически синтезируемый, поликомпонентный препарат. Angew. Химреагент Int. Издание Engl., 58, 5962–5966 (2019).Статья CAS Академия Google
8. 8.Lin, Y. P. et al. Неантикоагулянтный гепарин в качестве предэкспозиционной профилактики предотвращает инфицирование болезнью Лайма. ACS Infect. Дис.6, 503–514 (2020).Статья CAS Академия Google
9. 9.Wang, M. et al. Ремдесивир и хлорохин эффективно подавляют недавно появившийся новый коронавирус (2019-nCoV) in vitro. Cell Res.30, 269–271 (2020).Статья CAS Академия Google
10. 10.Jeon, S. et al. Выявление кандидатов в противовирусные препараты против SARS-CoV-2 из одобренных FDA препаратов. Antimicrob. Агенты Chemother.64, e00819 – e00820 (2020).Статья Google Scholar
11. 11.Mycroft-West, C.J. et al. Гепарин подавляет клеточную инвазию SARS-CoV-2: структурная зависимость взаимодействия поверхностного белка (спайка) рецепторного домена S1 с гепарином. BioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.04.28.066761 (2020).
12. 12.Неманишвили, Н. и др. Флуоресцентные тримерные гемагглютинины проявляют поливалентные рецепторные связывающие свойства. J. Mol. Биол. 431, 842–856 (2019).Статья CAS Академия Google
13. 13.Shang, J. et al. Структурные основы распознавания рецепторов SARS-CoV-2. Nature 581, 221–224 (2020).Статья CAS Академия Google
14. 14.Sungnak, W. et al. Факторы проникновения SARS-CoV-2 высоко экспрессируются в эпителиальных клетках носа вместе с генами врожденного иммунитета. Туземный Med.26, 681–687 (2020).Статья CAS Академия Google
15. 15.Lamers, M. M. et al. SARS-CoV-2 продуктивно инфицирует энтероциты кишечника человека. Science 369, 50–54 (2020).Статья CAS Академия Google
16. 16.Grein, J. et al. Сострадательное применение ремдесивира пациентам с тяжелой формой Covid-19. N. Engl. J. Med. 382, ​​2327–2336 (2020).Статья CAS Академия Google
17. 17.Paranjpe, I. et al. Связь дозовой антикоагуляции с выживаемостью в стационаре среди госпитализированных пациентов с COVID-19. Варенье. Coll. Кардиол. 76, 122–124 (2020).Статья CAS Академия Google
18. 18.Chimenti, L. et al. Распыленный гепарин ослабляет легочную коагулопатию и воспаление через альвеолярные макрофаги в модели острого повреждения легких у крыс. Thromb. Haemost.117, 2125–2134 (2017).Статья Google Scholar
Скачать ссылки
Подтверждения
Эта работа была поддержана Корейским научно-исследовательским институтом биологических наук и программой исследовательских инициатив в области биотехнологии (KGM4572013) для J.J.H и H.O. и Программой глобальных исследовательских лабораторий через Национальный исследовательский фонд Кореи (2014K1A1A2043032) для J.S.D. и S.-J.K.
Информация об авторе
Заметки автора
1. Эти авторы внесли равный вклад: Пол С. Квон, Хансыль О, Сок-Джун Квон
принадлежность
1. Отдел химической и биологической инженерии, Центр биотехнологии и междисциплинарных исследований, Политехнический институт Ренсселера, Трой, штат Нью-Йорк, США.
Пол С. Квон, Сок-Джун Квон, Вейхуа Цзинь, Фумин Чжан, Роберт Дж. Линхардт и Джонатан С. Дордик
2. Отделение химии и химической биологии, Политехнический институт Ренсселера, Трой, Нью-Йорк, США.
Пол С. Квон и Роберт Дж. Линхардт
3. Национальный исследовательский центр приматов, Корейский научно-исследовательский институт биологии и биотехнологии, Чхонджу, Чхунчхонбук, Республика Корея
Hanseul Oh и Jung Joo Hong
4. Колледж биотехнологии и биоинженерии, Технологический университет Чжэцзян, Ханчжоу, 310014, Китай
Вэйхуа Цзинь
5. Отделение биологических наук, Политехнический институт Ренсселера, Трой, Нью-Йорк, США.
Кейт Фрейзер, Роберт Дж. Линхардт и Джонатан С. Дордик
H.O., F.Z., J.J.H. и S.-J.K. проанализировали данные.

Взносы
S.-J.K., R.J.L., J.S.D и J.J.H. задумал и разработал эксперименты. П.С.К., Х.О., У.Д. и Ф.З. провели несколько экспериментов. К. Фишер выполнили модель стыковки гепарина. P.S.K., H.O., F.Z., J.J.H. и S.-J.K. проанализировали данные. P.S.K., S.-J.K., J.S.D. и R.J.L. руководил подготовкой рукописи при участии всех авторов.
Соответствующие авторы
Переписка с Юнг Джу Хонгом, Робертом Дж. Линхардтом или Джонатаном С. Дордиком.
Декларации этики
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Дополнительная информация
Примечание издателя Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.
Дополнительная информация
Дополнительная информация, материалы и таблица
Права и разрешения
Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или любом формате при условии, что вы надлежащим образом укажете автора (авторов) и источник, предоставьте ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие материалы третьих лиц в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной линии для материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons на статью и ваше предполагаемое использование не разрешено законодательными актами или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.