新型冠状病毒的小分子抗病毒药物的研究进展

新型冠状病毒的小分子抗病毒药物的研究进展

李付生

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摘要：新冠病毒传染性极强，2019年在全球流行爆发,严重威胁人类生命健康,给全球造成了巨大的医疗、经济和社会破坏。重症COVID􀆽19患者病死率高,目前无特效治疗药物,现有的药物治疗主要是通过抑制病毒复制、抗炎及免疫调节等机制起效。对于COVID􀆽19患者,早期使用合适、有效的治疗药物会降低住院率及死亡率,并降低医疗成本,减轻医务人员负担。

关键词：新型冠状病毒；小分子；抗病毒药物；研究进展

引言

在过去三年，由新型冠状病毒（SARS‐CoV‐2）引起的新型冠状病毒感染（COVID‐19）的大流行带来了一场全球性公共卫生危机，全世界仍在为将COVID‐19变成一种可以预防和治疗的疾病而不懈努力。疫苗的成功研发及人群的广泛接种虽可使SARS‐CoV‐2感染者出现症状、重症、危重症以及死亡的人数显著减少，但疫苗的效力还是受到了病毒进化和新变种出现的影响。此外，免疫抑制的人群对疫苗接种的抗体反应较差，该人群接种疫苗后极易出现SARS‐CoV‐2严重感染并发展成危重型COVID‐19。因此，COVID‐19的防治不能仅靠疫苗，仍需要有效的抗病毒治疗药物以阻止疾病的进展。抗病毒药物可在SARS‐CoV‐2感染的各个阶段提供帮助，包括暴露前或暴露后的预防、早期治疗和晚期治疗。

1SARS-CoV-2的病毒复制特征

SARS‐CoV‐2的主要结构蛋白包括刺突蛋白（spikeprotein，S）、膜蛋白（membraneprotein，M）、包膜蛋白（envelopeprotein，E）和核衣壳蛋白（nucleocapsidprotein，N）。S蛋白包括两个负责与宿主细胞受体结合的功能亚基：用于与受体结合的结构域S1亚基和用于与病毒融合到细胞膜的S2亚基。SARS‐CoV‐2进入宿主细胞首先取决于S1亚基与细胞血管紧张素转换酶2受体的结合，使病毒附着在靶细胞表面，然后由一种特定的蛋白酶，即跨膜丝氨酸蛋白酶2对S蛋白进行水解切割，使病毒通过受体介导的胞吞作用进入宿主细胞。在宿主细胞质中，SARS‐CoV‐2RNA被释放并进行基因组复制和病毒蛋白合成，在完成病毒粒子的组装和释放后感染邻近细胞或向体外传染。可见，SARS‐CoV‐2的病毒复制过程，需要以ACE2作为进入受体，且需要TMPRSS2来激活蛋白S。此外，主蛋白酶，又称3‐胰凝乳蛋白酶样蛋白酶，其与木瓜蛋白酶样蛋白酶在SARS‐CoV‐2病毒复制过程中都是必不可少的，RNA依赖性RNA聚合酶也在病毒复制中起着至关重要的作用，这些蛋白酶均可作为小分子抗病毒药物的治疗靶点。

2抗SARS-CoV-2小分子药物的研发基础

2.1SARS-CoV-2的生命周期及感染机制

SARS-CoV-2是一种单链正义RNA病毒，有包膜，直径16~140nm，属β冠状病毒属。SARS-CoV-2与SARS-CoV基因组序列相似性为79%，与中东呼吸综合征冠状病毒相似性为50%。SARS-CoV-2的生命周期主要包括病毒附着、膜融合、基因组复制、病毒粒子的组装和释放。首先，SARS-CoV-2通过S1亚基受体结合域（RBD）与宿主血管紧张素转换酶2（ACE2）受体相互作用，触发S2亚基构象变化，介导病毒附着在宿主的细胞膜上；同时，在膜融合过程中，S蛋白可被宿主丝氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）激活，从而启动病毒包膜与宿主细胞质膜融合。病毒进入宿主后，SARS-CoV-2RNA被宿主复制翻译，在2个开放阅读框ORF1a和ORF1b中产生2个多蛋白pp1a和pp1ab，这2种多蛋白可被由病毒编码的3CL蛋白酶和木瓜蛋白酶（PLpro）水解成非结构蛋白1-16（nsp1-16），形成病毒复合体，参与病毒的转录与复制。随后SARS-CoV-2的结构蛋白被转译，并负责病毒粒子的组装，组装好的病毒粒子通过高尔基体运输，最终分泌到细胞表面。

2.2现有抗SARS-CoV-2小分子药物的阻断机制

现阶段，小分子抗SARS-CoV-2药物研发已取得突破性进展，主要以病毒生命周期中的重要环节为靶点终止病毒复制。依赖RNA的RNA聚合酶（RdRp）即nsp12，是病毒感染过程中调节病毒RNA复制和转录的重要酶，在辅助因子nsp7和nsp8作用下催化病毒RNA链的合成。nsp12、nsp7和nsp8形成的亚复合体是病毒RNA复制的最小核心成分，同时RdRp的功能在RNA病毒中相对保守，且有研究表明SARS-CoV-2RdRp序列与SARS-CoV的序列具有96%的一致性。因此，RdRp可作为抗SARS-CoV-2的重要靶点，这有利于基于病毒结构的新的广谱抗病毒药物的设计开发和现有RdRp抑制剂的再利用。3CLpro和PLpro均具有高度保守基因，且与SARS-CoV的序列具有高度同源性。3CLpro主要负责生成病毒复制翻译必需的非结构蛋白；PLpro具有双重生物学作用，首先，PLpro用以切割SARS-CoV-2多蛋白，确保病毒复制。其次，PLpro可以抑制宿主先天性免疫反应，从而加强病毒增殖能力。因此阻止病毒多蛋白的切割成为研发抗SARS-CoV-2药物的重要靶点，同时，抑制PLpro可恢复机体内抗病毒信号及宿主对SARS-CoV-2的先天性防御，并阻止病毒的复制。

3小分子抗病毒药物

3.1瑞德西韦（Remdesivir，Veklury®）

瑞德西韦是一种腺苷类似物前药，吉利德公司最初开发用于治疗埃博拉病毒（Ebolavirus，EBOV），后在体外和临床前研究中被发现可以抑制冠状病毒的复制。瑞德西韦在扩散入细胞后被代谢为一磷酸核苷形式，并最终转化为具有活性的三磷酸核苷衍生物，并作为三磷酸腺苷（ATP）的类似物，在RdRp的催化下，与天然底物竞争掺入新合成的病毒RNA中，引发病毒RNA链的合成终止。瑞德西韦很早就被确定为治疗COVID‐19的一个有希望的候选药物，因为它被证实能够在体外以及在感染早期开始治疗的动物研究中抑制SARS‐CoV‐2复制。在临床初始研究中，少量重症COVID‐19患者在知情同意下使用了瑞德西韦治疗，其初步观察结果显示，这些患者的病情得到改善，这继而促使大量药物临床试验启动以进一步探索瑞德西韦单独或与其他药物联合治疗COVID‐19疗效

3.2阿兹夫定（Azvudine，捷倍安®）

2021年7月21日，中国自主研发的口服小分子抗病毒药物阿兹夫定，作为全球首个双靶点抗艾滋病创新药，在中国批准用于治疗高病毒载量的成年HIV‐1感染者。2022年7月25日，中国国家药监局附条件批准阿兹夫定片用于治疗普通型COVID‐19成年患者。2022年8月9日，中国国家卫健委将阿兹夫定片首次纳入《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（第九版）》。阿兹夫定是一种人工合成的核苷类似物，能够同时双靶点抑制病毒逆转录酶和辅助蛋白Vif。药物进入宿主细胞后，经激酶催化转化成有活性的5′‐三磷酸盐代谢物（阿兹夫定三磷酸盐），在病毒RNA合成时嵌入到病毒RNA中，导致病毒RNA链合成终止。此外，阿兹夫定还可抑制病毒RdRp，导致病毒在逆转录过程中终止，从而抑制病毒复制。

4药物开发

治疗COVID􀆽19患者的其他药物正在开发,例如通过多靶点防止病毒进入宿主细胞或通过抑制主要蛋白酶来抑制复制和转录复合物的形成。研究报道靶向S蛋白肽可阻止病毒进入宿主细胞,构建的吻合肽NYBSP􀆽4作用靶向于S1刺突蛋白中的受体结合域,但未在体内模型进行研究;设计的人血管紧张素转换酶2肽模拟物的3种肽(P8、P9和P10),但也未进行体内研究。研究表明,TMPRSS2肽模拟抑制剂MI􀆽432、MI􀆽1900均可抑制SARS􀆽CoV􀆽2复制。另外,与靶向S蛋白肽的S1/S2切割位点结合并阻止宿主蛋白酶分解的治疗药物还需进一步研究。

在重症COVID19患者中,高炎症综合征和细胞因子风暴与不良预后相关。对患者已使用抗炎药和免疫调节剂,但未能成功规避重症患者的免疫应答加剧,可能是由于细胞因子相互作用的复杂性以及炎症途径的多样性,使得药物对其中一个或几个分子的抑制不足,难以逆转炎症风暴;也可能是这些药物存在生物利用度差、稳定性差和药代动力学不良的缘故。因此,开发合适的药物输送系统也至关重要。

结语

总之，我们相信，尽管可能无法从世界上消除SARS‐CoV‐2的威胁，但基于对疾病知识的不断增长，小分子抗病毒药物的蓬勃发展必定为COV‐ID‐19成为一种可控和可治疗的疾病带来希望。致力于抗病毒药物开发不仅使我们能够更好地应对COVID‐19流行，而且还将使我们在未来与环境和动物的密切互动中更好地应对更多偶然出现的新发传染病。

参考文献

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[2]张竞文,许方婧伟,张云涛.新型冠状病毒肺炎口服药物莫诺拉韦及其对比分析[J].中国新药杂志,2022,31(21):2144􀆽2151.