Biomedicine & Pharmacotherapy (Aug 2023)
β-Cyclodextrins as affordable antivirals to treat coronavirus infection
- Dalia Raïch-Regué,
- Raquel Tenorio,
- Isabel Fernández de Castro,
- Ferran Tarrés-Freixas,
- Martin Sachse,
- Daniel Perez-Zsolt,
- Jordana Muñoz-Basagoiti,
- Sara Y. Fernández-Sánchez,
- Marçal Gallemí,
- Paula Ortega-González,
- Alberto Fernández-Oliva,
- José A. Gabaldón,
- Estrella Nuñez-Delicado,
- Josefina Casas,
- Núria Roca,
- Guillermo Cantero,
- Mónica Pérez,
- Carla Usai,
- Cristina Lorca-Oró,
- Júlia-Vergara Alert,
- Joaquim Segalés,
- Jorge Carrillo,
- Julià Blanco,
- Bonaventura Clotet Sala,
- José P. Cerón-Carrasco,
- Nuria Izquierdo-Useros,
- Cristina Risco
Affiliations
- Dalia Raïch-Regué
- IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain
- Raquel Tenorio
- Cell Structure Lab, Centro Nacional de Biotecnologia, CNB - CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain
- Isabel Fernández de Castro
- Cell Structure Lab, Centro Nacional de Biotecnologia, CNB - CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain
- Ferran Tarrés-Freixas
- IRTA, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA, IRTA-UAB), Campus de la UAB, 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Spain; Unitat Mixta d’Investigació IRTA-UAB en Sanitat Animal, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), 08193 Barcelona, Spain
- Martin Sachse
- Cell Structure Lab, Centro Nacional de Biotecnologia, CNB - CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain
- Daniel Perez-Zsolt
- IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain
- Jordana Muñoz-Basagoiti
- IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain
- Sara Y. Fernández-Sánchez
- Cell Structure Lab, Centro Nacional de Biotecnologia, CNB - CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain
- Marçal Gallemí
- IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain
- Paula Ortega-González
- Cell Structure Lab, Centro Nacional de Biotecnologia, CNB - CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain
- Alberto Fernández-Oliva
- Cell Structure Lab, Centro Nacional de Biotecnologia, CNB - CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain
- José A. Gabaldón
- Reconocimiento y Encapsulación Molecular. Universidad Católica San Antonio de Murcia (UCAM), Campus de los Jerónimos, N° 135, Guadalupe, 30107 Murcia, Spain
- Estrella Nuñez-Delicado
- Reconocimiento y Encapsulación Molecular. Universidad Católica San Antonio de Murcia (UCAM), Campus de los Jerónimos, N° 135, Guadalupe, 30107 Murcia, Spain
- Josefina Casas
- Institut de Química Avançada de Catalunya (IQAC-CSIC), Barcelona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Hepáticas y Digestivas (CIBEREHD), Instituto de Salud Carlos III, 28029 Madrid, Spain
- Núria Roca
- IRTA, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA, IRTA-UAB), Campus de la UAB, 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Spain; Unitat Mixta d’Investigació IRTA-UAB en Sanitat Animal, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), 08193 Barcelona, Spain
- Guillermo Cantero
- IRTA, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA, IRTA-UAB), Campus de la UAB, 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Spain; Unitat Mixta d’Investigació IRTA-UAB en Sanitat Animal, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), 08193 Barcelona, Spain
- Mónica Pérez
- IRTA, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA, IRTA-UAB), Campus de la UAB, 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Spain; Unitat Mixta d’Investigació IRTA-UAB en Sanitat Animal, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), 08193 Barcelona, Spain
- Carla Usai
- IRTA, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA, IRTA-UAB), Campus de la UAB, 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Spain; Unitat Mixta d’Investigació IRTA-UAB en Sanitat Animal, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), 08193 Barcelona, Spain
- Cristina Lorca-Oró
- IRTA, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA, IRTA-UAB), Campus de la UAB, 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Spain; Unitat Mixta d’Investigació IRTA-UAB en Sanitat Animal, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), 08193 Barcelona, Spain
- Júlia-Vergara Alert
- IRTA, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA, IRTA-UAB), Campus de la UAB, 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Spain; Unitat Mixta d’Investigació IRTA-UAB en Sanitat Animal, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), 08193 Barcelona, Spain
- Joaquim Segalés
- Unitat Mixta d’Investigació IRTA-UAB en Sanitat Animal, Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA), Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), 08193 Barcelona, Spain; Departament de Sanitat i Anatomia Animals, Facultat de Veterinària, UAB, 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès), Spain
- Jorge Carrillo
- IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain
- Julià Blanco
- IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain; University of Vic–Central University of Catalonia (UVic-UCC), 08500 Vic, Spain; Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, 28029 Madrid, Spain
- Bonaventura Clotet Sala
- IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain; University of Vic–Central University of Catalonia (UVic-UCC), 08500 Vic, Spain; Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, 28029 Madrid, Spain
- José P. Cerón-Carrasco
- Centro Universitario de la Defensa, Universidad Politécnica de Cartagena, C/Coronel López Peña s/n, Base Aérea de San Javier, Santiago de la Ribera, 30720 Murcia, Spain; Corresponding author at: Centro Universitario de la Defensa, Universidad Politécnica de Cartagena, C/Coronel López Peña s/n, Base Aérea de San Javier, Santiago de la Ribera, 30720 Murcia, Spain.
- Nuria Izquierdo-Useros
- IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain; Consorcio Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, 28029 Madrid, Spain; Corresponding author at: IrsiCaixa, Germans Trias i Pujol Research Institute (IGTP), Can Ruti Campus, 08916, Badalona, Spain.
- Cristina Risco
- Cell Structure Lab, Centro Nacional de Biotecnologia, CNB - CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain; Corresponding author at: Cell Structure Lab, Centro Nacional de Biotecnologia, CNB - CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain.
- Journal volume & issue
-
Vol. 164
p. 114997
Abstract
The SARS-CoV-2 pandemic made evident that there are only a few drugs against coronavirus. Here we aimed to identify a cost-effective antiviral with broad spectrum activity and high safety profile. Starting from a list of 116 drug candidates, we used molecular modelling tools to rank the 44 most promising inhibitors. Next, we tested their efficacy as antivirals against α and β coronaviruses, such as the HCoV-229E and SARS-CoV-2 variants. Four drugs, OSW-1, U18666A, hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HβCD) and phytol, showed in vitro antiviral activity against HCoV-229E and SARS-CoV-2. The mechanism of action of these compounds was studied by transmission electron microscopy and by fusion assays measuring SARS-CoV-2 pseudoviral entry into target cells. Entry was inhibited by HβCD and U18666A, yet only HβCD inhibited SARS-CoV-2 replication in the pulmonary Calu-3 cells. Compared to the other cyclodextrins, β-cyclodextrins were the most potent inhibitors, which interfered with viral fusion via cholesterol depletion. β-cyclodextrins also prevented infection in a human nasal epithelium model ex vivo and had a prophylactic effect in the nasal epithelium of hamsters in vivo. All accumulated data point to β-cyclodextrins as promising broad-spectrum antivirals against different SARS-CoV-2 variants and distant alphacoronaviruses. Given the wide use of β-cyclodextrins for drug encapsulation and their high safety profile in humans, our results support their clinical testing as prophylactic antivirals.