Coronavirus Replication Inhibition by Herbal Extracts

Abstract

Coronaviruses are plus-stranded RNA viruses that infect human and large variety of animals, including pig, cattle, dog, rat, rabbit, turkey, and bird. Human coronavirus has been known to cause common colds and perhaps gastroenteritis. Animal coronaviruses cause gastroenteritis, hepatitis, and a syndrome similar to multiple sclerosis of humans. The resent severe acute respiratory syndrome (SARS) outbreak has stirred out global, which turned out to be a novel zoonotic coronavirus. SARS is an infectious disease with a high potential for transmission by close contact. In search for the active viral compound to treat coronavirus infections including SARS coronavirus, I screened several herbal extracts from natural compounds affecting replication of mouse hepatitis virus (MHV), the prototype coronavirus, infected cells. The reduced virus production was analyzed by plaque assay. The replication inhibition of MHV by herbal extracts in terms of RNA replication was explored through the analysis of the intracellular viral RNAs. Plaque assay results showed that some of the herbal extracts inhibited coronavirus replication. Northern blot analyses showed that the intracellular viral RNA expressions were delayed by the herbal extracts. At present, several herbal extracts were identified that are effective for MHV reduction in cell culture system: Inula helenium (목향); Ledebouriella seseloides (방풍); Bupleururn lalcalum (시호); Artemisia sp (애엽); Artemisia japonica (청호); Myristica fragrans (초과); Amur cork tree (황백); Scutellaria baicalen (황금); Lonicera japonica (금은화); Forsythia Korea (연교); Reynoutria elliptic (호장근); Houttuynia cordata (어성초); Paeonia suffruticosa (목단피); Rheum undulatum (대황); Epimedium koreanum (음양곽).

목적: 신 변종 코로나바이러스인 SARS 코로나바이러스의 발생으로 SARS 코로나바이러스 감염의 치료 및 예방의 중요성이 부각되고 있다. 급성호흡기증후군을 유발하는 SARS 코로나바이러스의 진원지가 중국으로 한국과 지리적으로 인접해 있기 때문에 중국과 교류가 활발한 시점에서 농산물이나 여행자를 통해 SARS 코로나바이러스가 한국에 유입될 가능성이 아주 높다. 따라서 코로나바이러스의 증식을 억제하는 한약재 추출물을 스크리닝한 후 이 약재들의 바이러스 억제작용 및 억제기전을 밝히고자 하며, 감염된 동물에게서 효과가 나타나면 축산업계에 손실을 줄일 수 있을 뿐 아니라 SARS 코로나바이러스 치료제로써 이용될 수 있을 것이다. 한약재 추출물이 코로나바이러스의 증식을 억제하는 지를 조사한 후 이 약재들의 바이러스 억제작용 및 억제기전을 밝히고자 한다. 재료 및 방법: Delayed brain tumor cell (DBT)세포와 mouse hepatitis virus (MHV) A59를 wild type 바이러스로써 사용하였다. 약재가 바이러스의 복제에 영향을 미치는지를 알아보기 위해서DBT 세포에 바이러스와 약재를 동시에 감염시켜서 플라크 측정법과 Northern blot을 시행하였다. 다음으로는 약재가 바이러스의 흡착에 영향을 미치는지의 여부를 관찰하기 위해서 우선은 DBT 세포에 바이러스를 흡착시킨 후 약재를 처리하여 플라크 측정법과 Northern blot을 시행하였다. 그리고 다양한 농도의 약재가 바이러스에게 미치는 영향을 Northern blot 및 플라크 측정법을 통해 조사하였다. 약재가 세포 자체에 독성을 미치는지를 조사하기 위해서 MTT assay를 실행하였다. 결과: 40종류의 약재를 스크리닝 한 결과 약 12개의 약재가 바이러스의 증식을 억제하는 것으로 나타났다. 이 중에는 바이러스의 RNA합성 및 복제를 억제하는 약재도 있었고, 일부는 특히 바이러스의 흡착 단계를 억제하는 약재도 있었다. 하지만 약재 자체가 세포에는 영향을 미치지 않는지를 보기 위한 MTT 실험 결과 12개의 약재들 중에 세포에 영향을 미치는 약재가 있었다. 현재 애엽, 진피, 어성초, 호장근이 세포에 영향을 거의 미치지 않으면서 바이러스의 RNA복제, 혹은 흡착을 억제하는 약재로 밝혀졌다. 결론: 일부 약재들은 세포에 거의 영향을 미치지 않으면서 바이러스의 RNA복제, 혹은 흡착을 억제하는 것으로 확인하였다.