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?曾由冠狀病毒(du)引起的(de)傳染(ran)病例，讓我(wo)們記憶猶(you)新，如 2012 年中(zhong)東地區的(de)MERS，2003 年 SARS-CoV 非典型(xing)肺炎。此時，美國也正在遭受病毒(du)肆(si)虐……病毒(du)到(dao)底(di)是什么？伊諾凱供應商伙伴MCE為你揭秘(mi)侵擾人類的(de)五大病毒(du)及其相關(guan)靶向藥物研(yan)究成果。

以下文章來源于MCE抑制劑

圖片來源：WHO

       追其根源，絕大多數的人類傳染病都是由病毒引起的，它們可侵犯不同組織器官，感染細胞引起疾病，如 HIV, 流感 (Influenza Virus), HCV, HBV 以及 SARS-CoV-2 等。目前，針對大部分傳染病的主要治療手段為接種疫苗和藥物治療，前者研制周期較長，而小分子藥物生產迅速、產量大、性質穩(wen)定。因(yin)此(ci)抗病毒小分子藥物治療仍然是(shi)當前(qian)最有(you)效的手段。

       病毒到底是什么？針對上述的(de)病毒感染，又(you)有哪(na)些抑制劑呢？

病(bing)毒可(ke)以(yi)說是最佛系(xi)的(de)微(wei)生(sheng)物了，佛系(xi)到只(zhi)留下了最基本的(de)繁殖(zhi)能力(li)，以(yi)至(zhi)于不能獨(du)立營(ying)生(sheng)，必(bi)須依靠宿主細胞進行(xing)代謝、復制(zhi)。病(bing)毒的(de)這種 “非(fei)法” 行(xing)為可(ke)以(yi)說完美地詮釋(shi)了什(shen)么叫做 “他山之石，可(ke)以(yi)攻玉(yu)”。

最(zui)簡單的(de)(de)病(bing)毒(du)體由兩個基(ji)本成分組(zu)成：核(he)酸 (單鏈或雙鏈 RNA 或 DNA) 和(he)蛋(dan)白質外殼(ke)(ke)，衣(yi)殼(ke)(ke)。當然，有些病(bing)毒(du)還有額外的(de)(de)輔(fu)助(zhu)結構，稱為包(bao)膜(mo)。有包(bao)膜(mo)的(de)(de)病(bing)毒(du)通常表現出糖蛋(dan)白刺突(tu)或瘤狀(zhuang)邊緣，也稱為包(bao)膜(mo)突(tu)起 (Peplomers)。例如新型(xing)冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒(du) (SARS-CoV-2)，其包(bao)膜(mo)突(tu)起的(de)(de)形狀(zhuang)像皇冠(guan)，于是這類病(bing)毒(du)被稱為冠(guan)狀(zhuang)病(bing)毒(du)。

        病毒不僅形態各異，而且復制方式復雜，可分為 RNA 病(bing)毒(du)，DNA 病(bing)毒(du)和逆轉錄病(bing)毒(du)。RNA 病(bing)毒(du)(du)根據(ju)基因(yin)組(zu)又可進一(yi)步分為(wei)雙鏈(lian) RNA 病(bing)毒(du)(du)，正(zheng)義單鏈(lian) RNA 病(bing)毒(du)(du)，反義單鏈(lian) RNA 病(bing)毒(du)(du)，單鏈(lian) RNA 逆(ni)(ni)轉錄病(bing)毒(du)(du)。DNA 病(bing)毒(du)(du)根據(ju)基因(yin)組(zu)又可分為(wei)雙鏈(lian)DNA 病(bing)毒(du)(du)，單鏈(lian) DNA 病(bing)毒(du)(du)，雙鏈(lian) DNA 逆(ni)(ni)轉錄病(bing)毒(du)(du)。

當筆(bi)者寫到這里的時候，都(dou)(dou)不禁感嘆(tan)，連復(fu)制方式都(dou)(dou)這樣(yang)花樣(yang)百(bai)出(chu)，你們才是地球真正的主人！

新冠狀病毒 (SARS-CoV-2)

     SARS-CoV-2 屬于冠狀病毒科 β 屬，是(shi)具有包膜的正(zheng)義單鏈 RNA 病(bing)毒。SARS-CoV-2 基(ji)因組編碼非(fei)結(jie)構(gou)(gou)蛋(dan)白(bai)，結(jie)構(gou)(gou)蛋(dan)白(bai)和(he)輔助蛋(dan)白(bai)。非(fei)結(jie)構(gou)(gou)蛋(dan)白(bai)包括(kuo) 3-胰凝乳(ru)蛋(dan)白(bai)酶(mei)樣(yang)蛋(dan)白(bai)酶(mei) (3CLpro)，木瓜蛋(dan)白(bai)酶(mei)樣(yang)蛋(dan)白(bai)酶(mei) (PLpro)、解旋酶(mei) (Helicase)、和(he) RNA 依賴性 RNA 聚合酶(mei) (RDRP) 等(deng)，結(jie)構(gou)(gou)蛋(dan)白(bai)包括(kuo)刺突糖蛋(dan)白(bai) (Spike Glycoprotein) 等(deng)。

以(yi)上五種蛋(dan)白(bai)都被(bei)認(ren)為(wei)是可開發的抗(kang)病毒(du)藥物靶標 (表 1)，如 SARS-CoV-2 通過(guo)刺(ci)突蛋(dan)白(bai) (Spike Glycoprotein, S 蛋(dan)白(bai); PDB ID: 6VSB) 靶向受體人血管(guan)緊張素轉換酶 2 (ACE2) 進入細(xi)胞。據此(ci)，MCE 針對(dui)病毒(du) S 蛋(dan)白(bai) (PDB ID: 6VSB) 以(yi)及 ACE2 結構，用(yong) MCE 老藥新用(yong)化合物庫(ku)進行了虛擬篩(shai)選(xuan) (詳(xiang)細(xi)信息請參見：)

而在這(zhe)次(ci)疫情中使用的抗(kang) HIV 藥物(wu)洛(luo)匹那(nei)韋(wei) (Lopinavir) 和利托那(nei)韋(wei) (Ritonavir)，最早是用來抑(yi)制 HIV 蛋白酶的。這(zhe)兩種抑(yi)制劑在 2003 年用于(yu)治療 SARS-CoV 引起的非(fei)典型肺炎有明顯療效(xiao)，由于(yu)它們可結合 SARS-CoV 3CLpro 的活性位點，而 SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 高度同源(yuan)，所以也被應用于(yu)治療 SARS-CoV-2。

   同時，饒子和(he)/楊海濤團隊迅(xun)速(su)響應，解(jie)析了(le) SARS-CoV-2 3CLpro 蛋白(bai)的高分辨(bian)率晶體結(jie)(jie)構 (PDB ID: 6LU7)。同樣，MCE 也(ye)針對 3CLpro 蛋白(bai)進行高通(tong)量計(ji)算機虛擬篩(shai)選 (詳細信息請(qing)參見(jian)：)，篩(shai)選結(jie)(jie)果除了(le)上述(shu)已在(zai)使用的洛匹(pi)那(nei)韋(wei)(wei)、利托(tuo)那(nei)韋(wei)(wei)外(wai)，抗(kang) HIV 藥物沙奎(kui)那(nei)韋(wei)(wei) (Saquinavir)、蛋白(bai)酶抑制(zhi)劑卡非佐米 (Carfilzomib) 均在(zai)列。同時，也(ye)篩(shai)選出一些報道(dao)較少(shao)的分值(zhi)較高的化(hua)合(he)物，比(bi)如奈(nai)非那(nei)韋(wei)(wei) (Nelfinavir)、Adaptavir。其中，Zhijian Xu 等人通(tong)過(guo)分子對接和(he)結(jie)(jie)合(he)自由能(neng)計(ji)算等方法，認(ren)為 Nelfinavir 可與 3CLpro 結(jie)(jie)合(he)，是 SARS-CoV-2 3CLpro 的潛在(zai)抑制(zhi)劑。除此(ci)之(zhi)外(wai)，廣(guang)(guang)譜抗(kang)病(bing)毒(du)藥物 Remdesivir (一種(zhong)腺(xian)苷(gan)類似物，可整合(he)到新生(sheng)的病(bing)毒(du)RNA鏈中并導致過(guo)早終止)，和(he) Chloroquine (廣(guang)(guang)泛(fan)使用的抗(kang)瘧疾(ji)和(he)自身(shen)免疫性疾(ji)病(bing)藥物) 在(zai)體外(wai) SARS-CoV-2 感染(ran)研究(jiu)中，表現出較好的治(zhi)療效果。Remdesivir 目前進入臨床 III 期的研究(jiu)中。

表 1

       人類免疫(yi)缺陷病毒 (HIV)人類免疫(yi)缺陷病毒 HIV 可謂惡(e)名昭著，而獲得性免疫(yi)缺陷綜(zong)合癥 (AIDS) 就(jiu)是高度易(yi)變的(de) HIV 長期(qi)感染(ran)的(de)結果(guo)。

HIV 的(de)(de)(de)基(ji)因組(zu)(zu)由(you)兩條相同的(de)(de)(de)單(dan)鏈 RNA 分子組(zu)(zu)成。像其他所(suo)有病毒一樣(yang)，HIV 必須(xu)進入易感細胞才能復制。而 HIV 進入宿主(zhu)細胞是個復雜的(de)(de)(de)過程，簡單(dan)地說，就是由(you) gp120 和 gp41 亞基(ji)組(zu)(zu)成的(de)(de)(de) HIV 病毒包膜(mo) (Env) 首先與(yu)宿主(zhu)細胞結合(he)(he)，并結合(he)(he) CD4。這(zhe)會引起 Env 的(de)(de)(de)構象變化，從(cong)而導(dao)致共受(shou)體結合(he)(he)，這(zhe)部分由(you) Env 的(de)(de)(de) Variable Loop 3 介導(dao)。當(dang) gp41 的(de)(de)(de)融(rong)合(he)(he)肽(tai)插(cha)入目標膜(mo)后，將啟動膜(mo)融(rong)合(he)(he)過程，然后形成六螺旋束 (6HB) 并完成膜(mo)融(rong)合(he)(he)。

病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du)和細胞膜(mo)融合(he)后，病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du)衣(yi)殼(ke)核(he)心分解，病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du)核(he)酸與病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du)體(ti)蛋(dan)白(bai)結(jie)合(he)進入(ru)細胞質。在(zai)病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du) RNA 和病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du)粒子蛋(dan)白(bai)的(de)復(fu)(fu)(fu)合(he)物(wu)(wu) (逆轉錄復(fu)(fu)(fu)合(he)物(wu)(wu)) 中，逆轉錄酶催化(hua)互補 DNA 的(de)合(he)成。所得(de)的(de)含有病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du) cDNA 的(de)復(fu)(fu)(fu)合(he)物(wu)(wu) (預(yu)整(zheng)合(he)復(fu)(fu)(fu)合(he)物(wu)(wu)) 被轉運至宿(su)主細胞核(he)，在(zai)此，病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du)整(zheng)合(he)酶催化(hua)病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du) cDNA 在(zai)宿(su)主細胞 DNA 內(nei)整(zheng)合(he)形成原病(bing)(bing)(bing)毒(du)(du)(du)(du)。傳(chuan)播過(guo)程的(de)每一步，都可(ke)提(ti)供潛(qian)在(zai)的(de)治療策(ce)略(lve)來阻止這種進展 (表(biao) 2)。

表 2 

流感病毒 (Influenza Virus)

流感(gan)(gan)病(bing)毒(du)屬于負(fu)鏈單鏈 RNA 病(bing)毒(du)，包膜(mo)上(shang)存在許多放射(she)狀(zhuang)突起(qi)的糖蛋(dan)白，分別是紅細胞血(xue)凝素 ( Hemagglutinin, HA) 、神(shen)經氨酸酶(mei) (Neuraminidase, NA) 和基(ji)質蛋(dan)白 M1、M2，另(ling)外還有聚合酶(mei)蛋(dan)白 (PB1, PB2 和 PA) 、非(fei)結構蛋(dan)白 1 和 2 (Non-structural proteins, NS1 和NS2/NEP) 、核蛋(dan)白 (Nucleoprotein, NP) 和基(ji)質蛋(dan)白(Matrixprotein, MP)。根據(ju) NP 和 MP 抗(kang)原性(xing)差異(yi)，可將(jiang)流感(gan)(gan)病(bing)毒(du)分為甲、乙、丙型。其中甲型流感(gan)(gan)病(bing)毒(du)根據(ju)其血(xue)凝素 (HA) 和神(shen)經氨酸酶(mei) (NA) 性(xing)質，按亞(ya)型分類，共(gong)有 18 種 HA 亞(ya)型和 11 種 NA 亞(ya)型。子類型通過(guo)組合 H 和 N 編(bian)號命名(ming)，例如 H1N1、H3N2 等。

     ;    ;目前的抗流感(gan)病毒(du)藥物，均(jun)是根據上(shang)述的靶點設計(ji) (表 3)。

表 3

       丙型(xing)肝(gan)炎病(bing)(bing)毒 (HCV)丙型(xing)肝(gan)炎病(bing)(bing)毒 (HCV) 是(shi)一(yi)種單鏈(lian) RNA 病(bing)(bing)毒，可能(neng)會(hui)導致肝(gan)硬化(hua)和肝(gan)細胞癌，其天然(ran)靶點(dian)是(shi)肝(gan)細胞，可能(neng)還有(you) B 淋巴細胞。HCV 的復制(zhi)是(shi)通過缺少“校對”功能(neng)的依賴于 RNA 的 RNA 聚合酶發生的，因此(ci)受(shou)感染(ran)者體(ti)內(nei) HCV 病(bing)(bing)毒進化(hua)迅速，在免疫介導 HCV 控(kong)制(zhi)方面帶來了重大(da)挑戰。

HCV 的生(sheng)命周(zhou)期始于病毒(du)(du)顆粒附著肝細胞上的特(te)異受(shou)體(ti) (scavenger receptor class B type I、CD81、claudin-1 和 occludin)，接(jie)著網格蛋(dan)白(bai)(bai)介(jie)導(dao)的內(nei)(nei)吞作用，然后在病毒(du)(du)膜(mo)和內(nei)(nei)體(ti)膜(mo)之間融合，病毒(du)(du)脫殼(ke)以釋(shi)放其基(ji)(ji)因組(zu) RNA。HCV 基(ji)(ji)因組(zu) RNA 用于胞質中(zhong)的多蛋(dan)白(bai)(bai)翻譯 (結(jie)構(gou)蛋(dan)白(bai)(bai) E1，E2，核心(xin)蛋(dan)白(bai)(bai)和非結(jie)構(gou)蛋(dan)白(bai)(bai) p7，NS2，NS3，NS4A，NS4B，NS5A，NS5B) 和復制。

HCV 復制(zhi)(zhi)(zhi)是由非(fei)結(jie)(jie)構蛋(dan)白(bai) RNA 依(yi)賴性 RNA 聚合(he)酶 NS5B 蛋(dan)白(bai)催(cui)化的，而(er)其他(ta)病毒(du)非(fei)結(jie)(jie)構蛋(dan)白(bai)如 NS3，NS4B，NS5A 也(ye)很重(zhong)要。許多細胞因子也(ye)參與了丙型(xing)肝炎病毒(du)的復制(zhi)(zhi)(zhi)，如親(qin)環素 A (cyclophilin A)，microRNA-22 等，可針對其中一(yi)些細胞因子開(kai)發(fa)抑制(zhi)(zhi)(zhi)劑。另(ling)外，極低密(mi)度脂蛋(dan)白(bai)合(he)成/分泌機制(zhi)(zhi)(zhi)參與了感染(ran)性 HCV 顆粒的產生。

同樣，HCV 生(sheng)命周期中的(de)多個步驟為直接作(zuo)用(yong)抗病毒藥(yao) (DAA) 提(ti)供了目標 (表 4)。

表 4

乙型肝炎病毒 (HBV)

HBV 是小包(bao)膜 DNA 肝炎病毒(du)(du)家族的原型(xing)成員，具(ju)有(you)與逆轉錄(lu)病毒(du)(du)相似的異(yi)常(chang)特征。HBV 是肝病和肝癌(ai)的常(chang)見病因。

由于(yu) HBV  建立(li)和維持了一(yi)個共價閉合的(de)(de)環狀 DNA (cccDNA)，因此它(ta)在(zai)(zai)(zai)肝細胞(bao)中持續存在(zai)(zai)(zai)。cccDNA 用作病(bing)毒 RNA 合成(cheng)的(de)(de)主要模板，包(bao)括(kuo)前基因組 RNA (pgRNA)，隨后通過 HBV 聚合酶(mei)介導的(de)(de)逆轉(zhuan)錄步(bu)驟在(zai)(zai)(zai)核衣殼(ke)內(nei)部進(jin)行(xing)轉(zhuan)化，成(cheng)為松弛環狀 DNA (rcDNA)。不(bu)同的(de)(de)病(bing)毒顆粒(li)(li)和抗原在(zai)(zai)(zai)受感染(ran)患(huan)者的(de)(de)血液中循環，包(bao)括(kuo) HBe 抗原 (HBeAg)，Dane 顆粒(li)(li) (感染(ran)性顆粒(li)(li)或病(bing)毒體)，球和桿狀顆粒(li)(li) (空(kong)包(bao)膜顆粒(li)(li))，這三(san)者是分泌的(de)(de) HBs 抗原 (HBsAg) 池。

HBV 生命周期(qi)的步驟(zou)也(ye)為(wei)抗病毒藥(yao)提供了目(mu)標 (表 5)。

表 5

由病(bing)毒引起的傳(chuan)染病(bing)造成了許多的死亡，一(yi)代又一(yi)代的 “逆行英雄”，與疫(yi)情對(dui)抗，盡全力拯救生命。筆者想(xiang)用(yong)加(jia)繆《鼠(shu)疫(yi)》中的一(yi)句話(hua)作為結尾：對(dui)未來的真正慷慨(kai)，是把一(yi)切獻(xian)給現在。