編者薦語：

?曾由冠狀病(bing)(bing)毒(du)引起的(de)傳染病(bing)(bing)例，讓我們記(ji)憶猶新，如 2012 年(nian)中(zhong)東地(di)區的(de)MERS，2003 年(nian) SARS-CoV 非典型肺炎。此時，美國也(ye)正在遭受病(bing)(bing)毒(du)肆虐……病(bing)(bing)毒(du)到底(di)是(shi)什么？伊諾凱(kai)供應商伙(huo)伴(ban)MCE為你揭秘侵(qin)擾(rao)人類的(de)五大病(bing)(bing)毒(du)及其(qi)相關靶向(xiang)藥物研究成果。

以下文章來(lai)源于MCE抑(yi)制(zhi)劑(ji)

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(zi)藥(yao)物生產迅速、產量大、性質穩定。因此(ci)抗病毒小分子(zi)藥(yao)物治(zhi)療仍然是(shi)當(dang)前(qian)最(zui)有效(xiao)的手段。

       病(bing)毒到底是什么(me)？針(zhen)對上述的(de)病(bing)毒感染，又有哪(na)些抑制劑呢？

病毒可以說是最佛系(xi)的微生(sheng)物了，佛系(xi)到只留下(xia)了最基本(ben)的繁殖(zhi)能(neng)(neng)力，以至于不能(neng)(neng)獨立(li)營生(sheng)，必須依靠(kao)宿主細胞進行代謝(xie)、復制(zhi)。病毒的這種 “非法” 行為可以說完美地詮釋了什么叫做 “他山之石，可以攻玉”。

最簡單的病(bing)毒(du)體(ti)由兩個基本成分組成：核(he)酸 (單鏈(lian)(lian)或(huo)雙鏈(lian)(lian) RNA 或(huo) DNA) 和蛋(dan)白質外殼(ke)，衣殼(ke)。當然，有(you)些病(bing)毒(du)還有(you)額外的輔助(zhu)結構，稱為包(bao)(bao)膜。有(you)包(bao)(bao)膜的病(bing)毒(du)通常表現(xian)出糖蛋(dan)白刺突(tu)或(huo)瘤狀(zhuang)邊(bian)緣，也稱為包(bao)(bao)膜突(tu)起(qi)(qi) (Peplomers)。例如新(xin)型冠狀(zhuang)病(bing)毒(du) (SARS-CoV-2)，其包(bao)(bao)膜突(tu)起(qi)(qi)的形狀(zhuang)像皇冠，于(yu)是這類病(bing)毒(du)被稱為冠狀(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，DNA 病(bing)毒和逆(ni)轉(zhuan)錄病(bing)毒。RNA 病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)根(gen)(gen)據(ju)(ju)基(ji)因組(zu)又可進一步分為雙(shuang)(shuang)鏈(lian)(lian) RNA 病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)，正義(yi)單(dan)(dan)鏈(lian)(lian) RNA 病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)，反義(yi)單(dan)(dan)鏈(lian)(lian) RNA 病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)，單(dan)(dan)鏈(lian)(lian) RNA 逆(ni)(ni)轉(zhuan)(zhuan)錄病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)。DNA 病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)根(gen)(gen)據(ju)(ju)基(ji)因組(zu)又可分為雙(shuang)(shuang)鏈(lian)(lian)DNA 病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)，單(dan)(dan)鏈(lian)(lian) DNA 病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)，雙(shuang)(shuang)鏈(lian)(lian) DNA 逆(ni)(ni)轉(zhuan)(zhuan)錄病(bing)(bing)毒(du)(du)(du)。

當筆者寫到這里的時(shi)候，都不禁感(gan)嘆，連復制方(fang)式(shi)都這樣(yang)花樣(yang)百出，你們才是地球真(zhen)正(zheng)的主人！

新冠狀病毒 (SARS-CoV-2)

     SARS-CoV-2 屬于冠狀病毒科 β 屬，是具有包(bao)(bao)膜的(de)正義單鏈 RNA 病毒。SARS-CoV-2 基因組編碼非(fei)結(jie)構(gou)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)，結(jie)構(gou)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)和輔助蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)。非(fei)結(jie)構(gou)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)包(bao)(bao)括 3-胰凝乳蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)酶樣蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)酶 (3CLpro)，木瓜蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)酶樣蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)酶 (PLpro)、解旋(xuan)酶 (Helicase)、和 RNA 依賴性 RNA 聚(ju)合酶 (RDRP) 等，結(jie)構(gou)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)包(bao)(bao)括刺突糖(tang)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai) (Spike Glycoprotein) 等。

以上五種(zhong)蛋(dan)白(bai)都被認(ren)為是(shi)可開發的抗(kang)病毒(du)藥物靶(ba)標(biao) (表 1)，如 SARS-CoV-2 通(tong)過刺突蛋(dan)白(bai) (Spike Glycoprotein, S 蛋(dan)白(bai); PDB ID: 6VSB) 靶(ba)向受體人血(xue)管緊張素轉換酶 2 (ACE2) 進(jin)入細胞。據此，MCE 針對病毒(du) S 蛋(dan)白(bai) (PDB ID: 6VSB) 以及 ACE2 結構，用 MCE 老藥新用化合(he)物庫進(jin)行了虛擬篩選 (詳細信息請參見：)

而在這次疫情中使用的(de)抗 HIV 藥物洛匹那韋 (Lopinavir) 和利托那韋 (Ritonavir)，最早是用來抑制(zhi) HIV 蛋白酶的(de)。這兩種抑制(zhi)劑在 2003 年用于(yu)(yu)治療 SARS-CoV 引起的(de)非典型肺炎有明顯療效，由于(yu)(yu)它們可結合 SARS-CoV 3CLpro 的(de)活性位(wei)點(dian)，而 SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 高度同源，所以也(ye)被(bei)應用于(yu)(yu)治療 SARS-CoV-2。

   同(tong)(tong)時，饒子和(he)(he)/楊海濤團隊(dui)迅速響(xiang)應，解析了 SARS-CoV-2 3CLpro 蛋白的(de)(de)高(gao)分(fen)(fen)辨率晶體結構 (PDB ID: 6LU7)。同(tong)(tong)樣，MCE 也針對 3CLpro 蛋白進(jin)行高(gao)通量計(ji)算機虛擬篩(shai)選 (詳細信息(xi)請參見：)，篩(shai)選結果除了上(shang)述已在(zai)使(shi)用的(de)(de)洛匹(pi)那(nei)韋、利托那(nei)韋外(wai)，抗 HIV 藥(yao)物(wu)沙奎那(nei)韋 (Saquinavir)、蛋白酶抑(yi)制劑卡非佐米(mi) (Carfilzomib) 均在(zai)列。同(tong)(tong)時，也篩(shai)選出(chu)一些報道較少的(de)(de)分(fen)(fen)值較高(gao)的(de)(de)化合物(wu)，比如奈非那(nei)韋 (Nelfinavir)、Adaptavir。其中，Zhijian Xu 等人通過分(fen)(fen)子對接和(he)(he)結合自(zi)由(you)能計(ji)算等方(fang)法，認為 Nelfinavir 可(ke)(ke)與(yu) 3CLpro 結合，是 SARS-CoV-2 3CLpro 的(de)(de)潛(qian)在(zai)抑(yi)制劑。除此之外(wai)，廣譜抗病(bing)毒藥(yao)物(wu) Remdesivir (一種(zhong)腺苷類似物(wu)，可(ke)(ke)整合到新生的(de)(de)病(bing)毒RNA鏈中并導(dao)致過早終止)，和(he)(he) Chloroquine (廣泛使(shi)用的(de)(de)抗瘧疾(ji)和(he)(he)自(zi)身免(mian)疫性疾(ji)病(bing)藥(yao)物(wu)) 在(zai)體外(wai) SARS-CoV-2 感(gan)染研究中，表現(xian)出(chu)較好的(de)(de)治(zhi)療(liao)效果。Remdesivir 目前進(jin)入臨床 III 期的(de)(de)研究中。

表 1

       人(ren)類(lei)免疫缺陷病毒(du) (HIV)人(ren)類(lei)免疫缺陷病毒(du) HIV 可謂(wei)惡名(ming)昭著，而獲得性免疫缺陷綜合(he)癥 (AIDS) 就(jiu)是高度易變(bian)的(de) HIV 長期感染的(de)結果(guo)。

HIV 的(de)基(ji)因組由(you)兩條相同的(de)單(dan)鏈 RNA 分(fen)(fen)子組成。像其他所有病(bing)毒一樣，HIV 必(bi)須進(jin)入易感細(xi)(xi)胞才能復制。而 HIV 進(jin)入宿(su)主(zhu)細(xi)(xi)胞是個復雜的(de)過程(cheng)，簡單(dan)地說，就是由(you) gp120 和 gp41 亞基(ji)組成的(de) HIV 病(bing)毒包膜(mo)(mo) (Env) 首先與宿(su)主(zhu)細(xi)(xi)胞結合(he)，并結合(he) CD4。這(zhe)會引起 Env 的(de)構象變化，從而導(dao)致共受體結合(he)，這(zhe)部分(fen)(fen)由(you) Env 的(de) Variable Loop 3 介導(dao)。當 gp41 的(de)融合(he)肽插入目標膜(mo)(mo)后，將啟動(dong)膜(mo)(mo)融合(he)過程(cheng)，然后形(xing)成六螺旋束 (6HB) 并完成膜(mo)(mo)融合(he)。

病(bing)(bing)(bing)毒(du)和細(xi)胞(bao)膜融(rong)合(he)(he)后，病(bing)(bing)(bing)毒(du)衣(yi)殼核(he)心分解，病(bing)(bing)(bing)毒(du)核(he)酸與病(bing)(bing)(bing)毒(du)體蛋白(bai)結(jie)合(he)(he)進入(ru)細(xi)胞(bao)質。在(zai)病(bing)(bing)(bing)毒(du) RNA 和病(bing)(bing)(bing)毒(du)粒子蛋白(bai)的復合(he)(he)物(wu)(wu) (逆(ni)轉錄復合(he)(he)物(wu)(wu)) 中(zhong)，逆(ni)轉錄酶(mei)催化(hua)互補 DNA 的合(he)(he)成。所得的含有(you)病(bing)(bing)(bing)毒(du) cDNA 的復合(he)(he)物(wu)(wu) (預整(zheng)合(he)(he)復合(he)(he)物(wu)(wu)) 被轉運(yun)至宿主細(xi)胞(bao)核(he)，在(zai)此(ci)，病(bing)(bing)(bing)毒(du)整(zheng)合(he)(he)酶(mei)催化(hua)病(bing)(bing)(bing)毒(du) cDNA 在(zai)宿主細(xi)胞(bao) DNA 內整(zheng)合(he)(he)形成原病(bing)(bing)(bing)毒(du)。傳(chuan)播(bo)過程的每一步，都可(ke)提供潛在(zai)的治療策略來阻止這(zhe)種(zhong)進展 (表 2)。

表 2 

流(liu)感(gan)病(bing)毒(du) (Influenza Virus)

流(liu)感病毒(du)(du)屬于負(fu)鏈單鏈 RNA 病毒(du)(du)，包膜上存在許多放射狀突起(qi)的糖蛋白(bai)，分(fen)別(bie)是紅細胞血凝(ning)素(su) ( Hemagglutinin, HA) 、神經(jing)氨酸酶 (Neuraminidase, NA) 和(he)基質蛋白(bai) M1、M2，另外還有聚合(he)酶蛋白(bai) (PB1, PB2 和(he) PA) 、非結構蛋白(bai) 1 和(he) 2 (Non-structural proteins, NS1 和(he)NS2/NEP) 、核蛋白(bai) (Nucleoprotein, NP) 和(he)基質蛋白(bai)(Matrixprotein, MP)。根(gen)據 NP 和(he) MP 抗原性差異，可將流(liu)感病毒(du)(du)分(fen)為甲、乙、丙型(xing)。其中甲型(xing)流(liu)感病毒(du)(du)根(gen)據其血凝(ning)素(su) (HA) 和(he)神經(jing)氨酸酶 (NA) 性質，按(an)亞(ya)型(xing)分(fen)類，共有 18 種 HA 亞(ya)型(xing)和(he) 11 種 NA 亞(ya)型(xing)。子類型(xing)通過組合(he) H 和(he) N 編號命名，例如 H1N1、H3N2 等。

         目(mu)前的(de)抗流感病(bing)毒藥(yao)物(wu)，均是根據上述(shu)的(de)靶點(dian)設計(ji) (表(biao) 3)。

表 3

       丙型(xing)肝(gan)炎病毒(du) (HCV)丙型(xing)肝(gan)炎病毒(du) (HCV) 是(shi)一種(zhong)單鏈(lian) RNA 病毒(du)，可(ke)(ke)能會(hui)導致肝(gan)硬化(hua)和(he)肝(gan)細胞(bao)(bao)癌，其(qi)天然靶點(dian)是(shi)肝(gan)細胞(bao)(bao)，可(ke)(ke)能還(huan)有 B 淋巴細胞(bao)(bao)。HCV 的(de)復制(zhi)是(shi)通(tong)過缺(que)少(shao)“校對(dui)”功能的(de)依賴于 RNA 的(de) RNA 聚合(he)酶發生的(de)，因此受感染者(zhe)體(ti)內 HCV 病毒(du)進(jin)化(hua)迅速，在免(mian)疫介導 HCV 控制(zhi)方面帶來(lai)了重大挑戰。

HCV 的(de)(de)(de)生命(ming)周期始于病(bing)毒(du)顆粒附(fu)著(zhu)肝細胞上(shang)的(de)(de)(de)特(te)異受體 (scavenger receptor class B type I、CD81、claudin-1 和 occludin)，接(jie)著(zhu)網格(ge)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)介導的(de)(de)(de)內吞作用，然后(hou)在(zai)病(bing)毒(du)膜和內體膜之間融(rong)合，病(bing)毒(du)脫殼(ke)以釋(shi)放其基因組(zu) RNA。HCV 基因組(zu) RNA 用于胞質中的(de)(de)(de)多蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)翻譯 (結構(gou)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai) E1，E2，核(he)心蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)和非(fei)結構(gou)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai) p7，NS2，NS3，NS4A，NS4B，NS5A，NS5B) 和復制。

HCV 復制是由非結構蛋白(bai) RNA 依(yi)賴性(xing) RNA 聚合酶 NS5B 蛋白(bai)催化的(de)(de)，而(er)其他病毒非結構蛋白(bai)如(ru) NS3，NS4B，NS5A 也(ye)很重要。許多細(xi)胞因子(zi)(zi)也(ye)參(can)與了(le)丙(bing)型肝炎病毒的(de)(de)復制，如(ru)親環素 A (cyclophilin A)，microRNA-22 等，可(ke)針(zhen)對其中一些(xie)細(xi)胞因子(zi)(zi)開發(fa)抑制劑。另外，極(ji)低密度脂(zhi)蛋白(bai)合成(cheng)/分(fen)泌(mi)機制參(can)與了(le)感染性(xing) HCV 顆粒的(de)(de)產(chan)生。

同樣，HCV 生命(ming)周期中的多個(ge)步驟為直接(jie)作(zuo)用抗病毒藥 (DAA) 提供了目(mu)標 (表 4)。

表 4

乙型肝炎病毒 (HBV)

HBV 是小包膜 DNA 肝炎病(bing)(bing)毒(du)家族的原型成員，具有與逆轉錄病(bing)(bing)毒(du)相似的異常特征。HBV 是肝病(bing)(bing)和肝癌的常見(jian)病(bing)(bing)因。

由于 HBV  建立(li)和(he)維持(chi)(chi)了一個共價閉(bi)合的(de)(de)環(huan)狀(zhuang) DNA (cccDNA)，因此(ci)它(ta)在(zai)肝細胞(bao)中持(chi)(chi)續(xu)存在(zai)。cccDNA 用作病毒(du) RNA 合成(cheng)(cheng)的(de)(de)主要(yao)模板(ban)，包(bao)括(kuo)(kuo)前(qian)基(ji)因組 RNA (pgRNA)，隨(sui)后通過 HBV 聚合酶介導(dao)的(de)(de)逆(ni)轉錄步(bu)驟在(zai)核(he)衣殼內部進行轉化，成(cheng)(cheng)為(wei)松弛環(huan)狀(zhuang) DNA (rcDNA)。不同的(de)(de)病毒(du)顆粒(li)和(he)抗原(yuan)在(zai)受感(gan)染患者的(de)(de)血液中循環(huan)，包(bao)括(kuo)(kuo) HBe 抗原(yuan) (HBeAg)，Dane 顆粒(li) (感(gan)染性(xing)顆粒(li)或病毒(du)體)，球(qiu)和(he)桿狀(zhuang)顆粒(li) (空包(bao)膜顆粒(li))，這三者是(shi)分泌(mi)的(de)(de) HBs 抗原(yuan) (HBsAg) 池。

HBV 生(sheng)命周期的步驟也為抗(kang)病毒藥提供了目(mu)標 (表 5)。

表 5

由(you)病(bing)毒引起的(de)(de)(de)傳(chuan)染(ran)病(bing)造成了許(xu)多的(de)(de)(de)死(si)亡(wang)，一代又一代的(de)(de)(de) “逆行英雄(xiong)”，與疫情對抗(kang)，盡(jin)全力(li)拯救生命(ming)。筆者想(xiang)用加繆《鼠疫》中的(de)(de)(de)一句話作為結(jie)尾：對未來的(de)(de)(de)真正慷慨，是把一切獻給現在。