Uso de extrato da microalga Planktochlorella nurekis anti-coronavírus para fins clínicos e ambientais

Abstract

O desenvolvimento de produtos com novos compostos bioativos com atividade antiviral e virucida tem sido explorado pela indústria farmacêutica, especialmente nos últimos anos, devido ao surgimento de epidemias e pandemias. Nesse sentido, as micro e macroalgas são importantes candidatos para aplicações biotecnológicas e farmacêuticas, pois apresentam uma rica composição bioquímica, como lipídios, proteínas e carboidratos. Assim, o objetivo desse estudo é avaliar o potencial virucida e antiviral de extratos da microalga Planktochlorella nurekisfrente ao gênero Coronavirus (murino e humano), visando aplicação clínica e ambiental. Nesse escopo, o manuscrito está dividido em três capítulos, sendo o primeiro voltado a uma revisão da literatura, acerca das potencialidades das algas, abordando mecanismos de ação e a atividade frente ao vírus envelopados e não envelopados. No segundo capítulo, trata-se da avaliação in vitro da potencial ação virucida de diferentes extratos da microalga Planktochlorella nurekis frente ao o coronavírus murino — 3 (MHV-3), um modelo seguro do coronavírus para ensaio laboratorial. Extratos de P. nurekis com metanol (MeOH), hexano (HEX) e diclorometano (DCM) foram testados quanto à citotoxicidade e a inativação viral. Além disso, sendo esses caracterizados por espectrofotometria ultravioleta e visível (UV-vis), por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) e cromatografia líquida de ultraperformance acoplado à espectrometria de massas (UPLC-MS). Os resultados apontam que o extrato da microalga com DCM foi o mais promissor como agente virucida, inativando no mínimo 4 Log (99,99%) dos vírions. A ação anti-coronavírus observada se mostrou diretamente correlacionada com a presença de polifenóis, carboidratos e derivados de isopreno (terpenos e carotenoides). Considerando os compostos encontrados, no terceiro capítulo testou-se inicialmente a eficiência dos extratos de microalgas (MeOH, DCM e HEX) frente ao SARSCoV-2 e posteriormente pelos resultados obtidos com o DCM, onde verificou-se menor toxicidade (concentração de CC50) e maior índice de seletividade frente o vírus (IS) testou-se a inativação do coronavírus na presença de esgoto humano. Os resultados mostraram redução de 4, 5 e 6 Log após 30, 45 e 60 min de exposição em esgoto humano, respectivamente. Extratos HEX e especialmente de DCM da microalga P. nurekis mostraram-se promissores para fins de exploração do controle viral, como agente virucida e antiviral, podendo ser estes considerados para que novos produtos biotecnológicos possam ser empregados na área clínica e ambiental.

Abstract: The development of products with new bioactive compounds with antiviral and virucidal activity has been explored by the pharmaceutical industry, especially in recent years, due to the emergence of epidemics and pandemics. In this sense, micro and macroalgae are important candidates for biotechnological and pharmaceutical applications, as they have a rich biochemical composition, such as lipids, proteins, and carbohydrates. Thus, the aim of this study is to evaluate the virucidal and antiviral potential of extracts from the microalgae Planktochlorella nurekis against the genus Coronavirus (murine and human), aiming at clinical and environmental application. In this scope, the manuscript is divided into three chapters, the first of which is devoted to a literature review, of the potential of algae, addressing mechanisms of action and activity against enveloped and non-enveloped viruses. The second chapter deals with the in vitro evaluation of the potential virucidal action of different extracts of the microalgae Planktochlorella nurekis against the murine coronavirus — 3 (MHV-3), a safe model of the coronavirus for laboratory testing. Extracts of P. nurekis with methanol (MeOH), hexane (HEX), and dichloromethane (DCM) were tested for cytotoxicity and viral inactivation. Furthermore, these are characterized by ultraviolet and visible spectrophotometry (UV-vis), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), and ultra-performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (UPLC-MS). The results indicate that the microalgae extract with DCM was the most promising as a virucidal agent, inactivating at least 4 Log (99.99%) of the virions. The observed anti-coronavirus action was directly correlated with the presence of polyphenols, carbohydrates, and isoprene derivatives (terpenes and carotenoids). Considering the compounds found, in the third chapter, the efficiency of microalgae extracts (MeOH, DCM, and HEX) was initially tested against SARS-CoV-2 and later by the results obtained with DCM, where lower toxicity (concentration of CC50) and higher selectivity index against the virus (SI) tested the inactivation of the coronavirus in the presence of human sewage. The results showed a reduction of 4, 5, and 6 Log after 30, 45, and 60 min of exposure to human sewage, respectively. HEX extracts and especially DCM from the microalgae P. nurekis have shown to be promising for the purpose of exploring viral control, as a virucidal and antiviral agent, and these may be considered for new biotechnological products to be used in the clinical and environmental areas.