Screening for crude drug extracts that regulate spike protein cleavage in SARS-CoV-2

• Project/Area Number: 21K15283
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related
• Research Institution: Josai University
• Principal Investigator: Kitamura Masashi 城西大学, 薬学部, 准教授 (10825392)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 生薬 / リポジショニング / 漢方薬 / SARS-CoV-2 / furin / Furin / COVID-19 / 生薬エキス / スクリーニング / スパイクタンパク質

Outline of Research at the Start

本研究は漢方薬や生薬のリポジショニング（既存薬の新しい効果）を志向した，SARS-CoV-2の膜タンパク質のプロセシングを抑制する生薬エキスの探索である．COVID-19の原因ウイルスであるSARS-CoV-2の膜タンパク質の切断（プロセシング）は，細胞内侵入の重要なステップである．本研究では漢方薬等に用いられる生薬124種を用いて，プロセシングに影響を及ぼす生薬エキスの探索を行い，SARS-CoV2侵入防御に寄与する漢方薬や生薬のリポジショニングを提案する．

Outline of Final Research Achievements

The spike (S) protein of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) contains a furin recognition site (FCS) for furin-like enzymes at the boundary of the S1/S2 subunits. The cleavage of the site is essential for S protein activation and virus entry. We screened the inhibitory effects of crude drugs on in vitro furin-like enzymatic activities and mRNA expression analysis. Out of 130 herbal medicine extracts, we identified herbal medicines and compounds such as Cnidii Monnieris Fructus and osthole.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究ではSARS-CoV-2のスパイクタンパク質（Sタンパク質）のプロセシングを制御する生薬エキスの探索を行った．細胞内furin様活性はSARS-CoV-2 Sタンパク質のみならず，種々のウイルスの膜タンパク質のプロセシングに関与している．今回furin様活性に対する阻害効果のある生薬エキスや化合物を同定することができたことで、これら感染症に対する治療薬・予防薬開発に繋がることが期待される．

Research Products

• [Journal Article] Inhibitory effect of honokiol on furin-like activity and SARS-CoV-2 infection (2022)
  • Author(s): Tanikawa Takashi、Hayashi Tsuyoshi、Suzuki Ryuichiro、Kitamura Masashi、Inoue Yutaka
  • Journal Title: Journal of Traditional and Complementary Medicine Volume: 12 Issue: 1 Pages: 69-72
  • DOI: 10.1016/j.jtcme.2021.09.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] FCS（Furin cleavage site）の開裂を抑制する薬用資源の探索 (2023)
  • Author(s): 騎馬 由佳，谷川 尚，横川 貴美，鈴木 龍一郎，井上 裕，北村 雅史
  • Organizer: 日本薬学会第143年会
• [Presentation] SARS-CoV-2スパイクタンパク質による細胞の合胞体形成を抑制する生薬エキスの探索 (2022)
  • Author(s): 北村 雅史, 谷川 尚, 林 豪士, 見沢 沙瑛, 騎馬 由佳, 鈴木 龍一郎, 井上 裕, 横川 貴美
  • Organizer: 日本薬学会第142年会
• [Presentation] ジャショウシ及びOstholeによるSARS-CoV-2 スパイクタンパク質の開裂抑制効果 (2022)
  • Author(s): 騎馬 由佳, 谷川 尚, 林 豪士, 鎌内 等, 關 大志, 横川 貴美, 鈴木 龍一郎, 井上 裕, 北村 雅史
  • Organizer: 日本薬学会第142年会
• [Presentation] SARS-CoV-2 スパイクタンパク質の開裂を制御する生薬エキスの探索 (2021)
  • Author(s): 北村 雅史，谷川 尚，林 豪士，騎馬 由佳，見沢 沙瑛，井上 裕，鈴木 龍一郎，横川 貴美
  • Organizer: 第2回和漢医薬学会若手研究者フォーラム
• [Presentation] スパイクタンパク質による合胞体形成を指標としたオウゴンエキスのSARS-CoV-2侵入抑制効果 (2021)
  • Author(s): 北村 雅史, 林 豪士, 谷川 尚, 騎馬 由佳, 見沢 沙瑛, 井上 裕, 鈴木 龍一郎, 横川 貴美
  • Organizer: 日本生薬学会第67回年会
• [Presentation] ジャショウシエキス及びOstholeによるFurin様酵素活性の阻害効果 (2021)
  • Author(s): 騎馬 由佳, 谷川 尚, 林 豪士, 見沢 沙瑛, 大山 莉央, 井上 裕, 横川 貴美, 鈴木 龍一郎, 北村 雅史
  • Organizer: 日本生薬学会第67回年会
• [Presentation] Furin様酵素活性阻害作用を示すOsthole誘導体の探索 (2021)
  • Author(s): 關 大志, 鎌内 等, 騎馬 由佳, 横川 貴美, 高尾 浩一, 杉田 義昭, 鈴木 龍一郎, 北村 雅史
  • Organizer: 日本生薬学会第67回年会
• [Book] 月刊「細胞」 (2022)
  • Author(s): 北村雅史，谷川 尚，林 豪士
  • Publisher: 北隆館