现有的几种药物降低了Delta变体在人类细胞中的复制能力

根据宾夕法尼亚州立大学科学家领导的一项新研究，美国食品和药物管理局批准的几种药物——包括治疗2型糖尿病、丙型肝炎和艾滋病毒的药物——显著降低了SARS-CoV-2的Delta变体在人类细胞中的复制能力。具体来说，研究小组发现这些药物可以抑制某些被称为蛋白酶的病毒酶，这些酶对SARS-CoV-2在受感染的人类细胞中复制至关重要。

宾夕法尼亚州立大学生物化学和分子生物学助理教授乔伊斯·何塞说:“SARS-CoV-2疫苗针对的是刺突蛋白，但这种蛋白质面临着强大的选择压力，正如我们在Omicron所看到的那样，它可能发生重大突变。”“迫切需要针对病毒不太可能进化的刺突蛋白以外的部分的SARS-CoV-2治疗药物。”

先前的研究表明，两种SARS-CoV-2酶——蛋白酶，包括Mpro和PLpro——是开发抗病毒药物的有希望的靶点。辉瑞”例如，微软的COVID-19治疗药物Paxlovid针对Mpro。根据何塞的说法，这些酶相对稳定;因此，它们不太可能迅速产生耐药突变。

宾夕法尼亚州立大学生物化学和分子生物学教授村上克彦指出，这些病毒蛋白酶具有切割蛋白质的能力，对于SARS-CoV-2在受感染细胞中的复制至关重要。

村上解释说:“SARS-CoV-2从其RNA基因组中产生称为多蛋白的长蛋白质，这些蛋白质必须被这些蛋白酶有序地切割成单个蛋白质，从而形成功能性病毒酶和蛋白质，一旦进入细胞，病毒就开始复制。”“如果你抑制其中一种蛋白酶，就可以阻止SARS-CoV-2在感染者体内的进一步传播。”

这项研究结果今天(2月25日)发表在《通讯生物学》杂志上。

该团队设计了一种快速识别活人类细胞中Mpro和PLpro蛋白酶抑制剂的检测方法。

Jose说:“虽然有其他的检测方法，但我们设计了新的检测方法，使其可以在活细胞中进行，这使我们能够同时测量抑制剂对人类细胞的毒性。”

研究人员利用他们的方法测试了64种化合物的文库，包括艾滋病毒和丙型肝炎蛋白酶抑制剂;半胱氨酸蛋白酶，存在于某些原生动物寄生虫中;二肽基肽酶，一种与2型糖尿病有关的人类酶——因为它们能够抑制Mpro或PLpro。从64种化合物中，研究小组确定了11种影响Mpro活性的化合物和5种影响PLpro活性的化合物，这是基于蛋白酶活性降低50%和细胞存活率90%的切断。

生物化学和分子生物学副教授Anoop Narayanan使用活体共聚焦显微镜监测了化合物的活性。

纳拉亚南说:“我们设计了这个实验，如果这种化合物影响了蛋白酶，你就会在细胞的某些区域看到荧光。”

接下来，该团队在BSL-3设施(宾夕法尼亚州立大学Eva J. Pell ABSL-3高级生物学研究实验室)中评估了16种PLpro和Mpro抑制剂对活人体细胞中SARS-CoV-2病毒的抗病毒活性，并发现其中8种对SARS-CoV-2具有剂量依赖的抗病毒活性。具体来说，他们发现西格列汀和Daclatasvir可以抑制PLpro, MG-101、盐酸石炭碱和甲磺酸奈非那韦可以抑制Mpro。其中，研究小组发现MG-101也能抑制病毒”S通过抑制蛋白酶处理刺突蛋白感染细胞的能力。

“我们发现，当用选定的抑制剂预处理细胞时，只有MG-101能影响病毒”纳拉亚南说。

此外，研究人员发现，用Mpro和PLpro抑制剂组合治疗细胞具有加性抗病毒效果，对SARS-CoV-2复制提供了更大的抑制作用。

何塞说:“在细胞培养中，我们发现，如果你结合Mpro和PLpro抑制剂，你对病毒有更强的作用，而不会增加毒性。”“这种联合抑制是非常有效的。”

为了研究MG-101抑制Mpro蛋白酶活性的机制，包括生物化学和分子生物学博士后学者Manju Narwal在内的科学家们使用x射线晶体学获得了MG-101与Mpro配合物的高分辨率结构。

Narwal说:“我们能够看到MG-101是如何与Mpro活跃部位相互作用的。”“这种抑制剂模仿多聚蛋白，以与蛋白酶类似的方式结合，从而阻止蛋白酶与多聚蛋白结合并切割多聚蛋白，这是病毒中的一个重要步骤”复制。”

村上补充说:“通过了解MG-101化合物如何与活性位点结合，我们可以设计出可能更有效的新化合物。”

事实上，该团队正在根据x射线晶体学确定的结构设计新的化合物。他们还计划在体外小鼠实验中测试已经证明有效的联合药物。

尽管科学家们研究了SARS-CoV-2的Delta变种，但他们表示，这些药物可能对Omicron和未来的变种有效，因为它们针对的是病毒不太可能发生显著突变的部分。

何塞说:“开发针对多种冠状病毒的广谱抗病毒药物是治疗流行和新出现冠状病毒感染的最终策略。”“我们的研究表明，重新利用某些fda批准的药物，这些药物可以有效抑制Mpro和PLpro的活性，这可能是对抗SARS-CoV-2的有用策略。”

参考:王晓燕，王晓燕，王晓燕，等。利用细胞蛋白酶法鉴定靶向Mpro和PLpro的SARS-CoV-2抑制剂Commun杂志．2022; 5(1): 17。doi:10.1038 / s42003 - 022 - 03090 - 9

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