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泛冠状病毒药物开发的基础知识(二)

2020.4.03

泛抗冠状病毒药物

三类靶点
 

  1. 非结构型蛋白:3c样蛋白酶(3CLpro)、木瓜蛋白酶(PLpro)和RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)。

  2. 结构性蛋白:Spike(S)糖蛋白、包膜(E)蛋白、膜(M)蛋白和核帽(N)蛋白

  3. 辅助蛋白:病毒间变异太大,不是很好的药物靶点


靶向CoV非结构性蛋白(nonstructural proteins,nsps)

冠状病毒NSPs是冠状病毒生命周期中高度保守的成分,介导病毒复制,包括3c样蛋白酶(3CLpro)、木瓜蛋白酶(PLpro)和RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)。

CoVRdRp复制病毒RNA基因组并生成病毒RNA转录本,这是细胞聚合酶无法实现的基本功能。CoV生命周期的另一个基本元素是由3CLpro和PLpro两种病毒蛋白酶将病毒多蛋白水解成功能性的nsps。

除了聚合酶和蛋白酶功能外,CoVs的nsps还具有其他基本功能,包括免疫拮抗、双膜囊泡组织、复制复合物、核酸结合、解旋酶活性和病毒RNA校对,这些功能可能是冠状病毒特异性抗病毒药物发现的未来靶点。

GS-5734瑞德西韦(Remdesivir)

GS-5734是一种小分子核苷类似物,靶向病毒RdRp(RNA合成酶),起到抑制病毒复制作用在体外对几个新出现的传染病的病毒家族表现出抗病毒活性,包括丝状病毒科、肺炎病毒科、副粘病毒科和冠状病毒科。

三个临床包括两个2019-nCov(COVID19):
 NCT02818582( GS-5734 to Assess the Antiviral Activity, Longer-Term Clearance of Ebola Virus, and Safety in Male Ebola Survivors With Evidence of Ebola Virus Persistence in Semen,National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID)
NCT04257656 (Severe 2019-nCoV Remdesivir RCT,Capital Medical University ,Bin Cao, China-Japan Friendship Hospital)
NCT04252664(Mild/Moderate 2019-nCoV Remdesivir RCT,Capital Medical University,Chinese Academy of Medical Sciences,Bin Cao, China-Japan Friendship Hospital)

洛匹那韦-利托那韦((克力芝)

洛匹那韦-利托那韦最初是作为HIV-1蛋白酶抑制剂开发的,但在体外活性也针对SARS-CoV非结构蛋白3CLpro。在SARS-CoV流行期间,SARS患者的洛匹那韦-利托那韦联合利巴韦林治疗与历史对照病例相比,降低了病毒载量,降低了死亡或ARDS的不良临床结果。

在MERS出现后不久,已知抗病毒化合物的高通量筛选方法在体外鉴定了洛匹那韦对MERS-cov的活性,口服洛匹那韦-利托那韦治疗MERS-CoV狨猴模型,MERS疾病体征略有改善,包括胸部x线识别的肺浸润减少,间质性肺炎减少,体重减轻。病人治疗有阳性结果,包括退烧,血清和痰的病毒清除,以及生存有关。根据体外和体内对抗MERS-cov的活性,沙特阿拉伯一项临床,住院的MERS患者中使用洛匹那韦-利托那韦和IFN-β1b联合治疗。

利巴韦林

利巴韦林是一种鸟苷类似物,对大量高致死性新兴病毒具有体外活性。利巴韦林抑制病毒RdRp,抑制RNA合成,并抑制mRNA的Capping。然而,研究表明,虽然SARS-CoV、MERS-CoV和HCoV-oc43在体外对利巴韦林敏感,但显著抑制CoV复制的剂量,超过了人类使用利巴韦林最高浓度。

在小鼠模型中对利巴韦林的体内测试发现,单独使用利巴韦林对MA15SARS-CoV的活性有限,并显示利巴韦林治疗可增强SARS疾病征象。

然而,利巴韦林和I型干扰素在灵长类动物模型中的联合治疗改善了MERS的疾病体征。病人治疗,利巴韦林治疗高致病性冠状病毒呼吸综合征患者的疗效有限。

靶向cov结构蛋白和辅助蛋白

结构蛋白:Spike(S)糖蛋白、包膜(E)蛋白、膜(M)蛋白和核帽(N)蛋白。

S蛋白决定病毒细胞取向、宿主范围和病毒进入;E蛋白促进病毒的组装和释放,并具有病毒素活性;M蛋白维持病毒子膜结构;N蛋白使病毒RNA基因组化。但是研究显示部分结构蛋白去除,并不改变病毒复制能力。

辅助蛋白因为数量,序列,功能在病毒间差异非常大,不是很好的药物靶点。

单抗药物

针对S蛋白的单抗药物研究最多,以期阻止病毒进入宿主细胞。但是病毒会通过突变,躲避抗体药物。所以有设计单抗药物鸡尾酒以克服病毒的逃逸。也有报道,S蛋白抗体会激活病毒。

疫苗

疫苗长期以来一直被认为是针对人类群体的预防和根除传染病的金标准,并赋予个人长期免疫保护的好处。但是冠状病毒是人畜共患病,针对人的疫苗也无法根除。针对中间宿主的疫苗也在开发,针对MERS-COV的骆驼中间宿主的疫苗接种策略已经开发出来,这可能有助于抑制骆驼中的病毒复制,防止MERS-COV传播到人类,针对sars-cov开发的疫苗制剂不仅未能保护老年人群的动物模型,而且还导致年轻人群的免疫病理。所以疫苗开发有很多路要走。

靶向宿主

宿主因素调节

针对病毒蛋白的小分子化合物及抗体药物,病毒可以突变自己,来适应,产生耐药。因而,有研究想通过改变宿主细胞蛋白(尤其是和病毒生命周期密切相关的宿主蛋白),这样可以避免病毒突变产生的耐药。几个研究组开始针对宿主蛋白酶(弗林蛋白酶,组织蛋白酶,跨膜丝氨酸蛋白酶,这些蛋白酶是病毒通过S蛋白进入宿主所需)抑制剂。但是不同病毒通过S蛋白进入宿主细胞所需蛋白酶有差异。环孢菌素开始进入研究,展现一定效果。

宿主免疫调节

合理的利用免疫系统,肯定是抗病毒的最好出路。比如1型IFN被用于冠状病毒临床治疗。因为1型干扰素是连接天然和适应性免疫的重要桥梁。当然在细胞因子风暴出现后,抑制免疫也成为对症治疗必需做出的选择。如何使用宿主免疫调节,也是关键。



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