抗新型冠状病毒基础及潜在药物有哪些？| 光影

2022年10月17日18:35:08 热门 1250

最近研究发现，法匹拉韦对新型冠状的病毒也有抑制作用（EC50 = 61.88 uM），对药物的组织分布没有那么高的要求。因此，法匹拉韦也是潜在的抗新型冠状病毒的药物。2月15日，国家药监局批准了海正药业生产的法匹拉韦（又名法维拉韦）用于治疗成人新型或再次流行的流感(仅限于其它抗流感病毒药物治疗无效或效果不佳时使用)，与此同时，新冠肺炎临床试验同日获批，已在浙江大学医学院附属第一医院启动。

撰文 | Enron Medicine

当下新型冠状病毒（COVID-19）在国内的爆发，成为了今年的一大黑天鹅事件。世界各国的科学家们都在努力解开更多的新型冠状病毒的结构、性质以及两者之间的关系等等问题。目前最重要的一个课题就是寻找抗新型冠状病毒的特效药。针对新型冠状病毒，目前主流的药物研发策略包括老药新用和基于结构的重新设计这两类。

老药新用

新型冠状病毒属于冠状病毒科，我们熟知的冠状病毒还包括SARS - CoV和MERS - CoV。它们的基因组都是正义单链RNA，全长26 - 32 Kb，解码多个蛋白，包括结构蛋白（包膜糖蛋白突刺（Spike）、包膜蛋白（E）、膜蛋白（M）、核衣壳蛋白（N）等），非结构蛋白（解旋酶、蛋白酶（3CLpro，PLpro）、RNA依赖的RNA聚合酶等数十个蛋白）和辅助蛋白（Orf 3a等）。

以往针对SARS - CoV的研究发现，辅助蛋白在病毒的复制过程中不是必需的，它们的功能可能主要在于与宿主细胞内的蛋白相互作用，从而影响病毒的感染过程。结构蛋白中的Spike蛋白与宿主细胞上的受体（COVID-19和SARS - CoV: ACE2; MERS - CoV: DPP4）作用而引发病毒内吞进入细胞，而非结构蛋白中的解旋酶、蛋白酶和RNA依赖的RNA聚合酶在病毒的复制过程中发挥着重要的作用。因此，为了开发出直接抗病毒药物，以前的药物研发策略主要针对于非结构蛋白（尤其是解旋酶、3CLpro、PLpro和RNA依赖的RNA聚合酶）和结构蛋白（主要是Spike蛋白）。

最近的研究发现，SARS - CoV和COVID-19整体的病毒RNA序列有近80%的相同（这也是世界卫生组织将新型冠状病毒命名为SARS - CoV - 2的原因），在RNA依赖的RNA聚合酶和蛋白酶3CLpro的氨基酸序列上的有96%的相同，在蛋白酶PLpro的氨基酸序列上有83%的相同，在Spike蛋白的氨基酸序列上有76%的相同。

因此，抗新型冠状病毒的药物发现的一个主要策略就是把以前发现的对SARS - CoV有效的药物用来对抗新型冠状病毒。虽然爆发于2003年的SARS疫情已经过去了17年的时间，但是由于疫情爆发迅速且持续时间短等因素，目前还没有在临床上被证实对SARS - CoV有效的药物。但是有很多抗病毒的老药在体外被证实对SARS - CoV的复制有抑制活性。

表1. 潜在的抗COVID-19的老药（单位：uM）

靶向RNA依赖的RNA聚合酶的药物包括瑞德西韦、利巴韦林和法匹拉韦。

利巴韦林

利巴韦林主要用于联合干扰素治疗慢性丙型肝炎（HCV）和呼吸道融合病毒（RSV）感染。体外抗病毒活性实验证明，利巴韦林对1b型HCV，SARS - CoV和COVID-19的抑制活性在同一个水平上（EC50 分别为86; 82 - 328和109.5 uM）。因此可以预想利巴韦林联合干扰素对新冠肺炎（COVID-19）的有效性。国家卫健委在2020年2月8日发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第五版修正版）》中也建议使用利巴韦林联和干扰素来进行抗病毒治疗。法匹拉韦主要用于治疗流感，体外研究表明它对埃博拉病毒（EBOV）和寨卡病毒（Zika virus）具有一定的抑制活性（EC50 = 10.5和3.5 - 3.8 uM）。EBOV，Zika和流感病毒也属于单链RNA病毒，病毒复制过程中需要RNA依赖的RNA聚合酶的参与。

法匹拉韦

而在几内亚开展的评估法匹拉韦（1200 mg，bid）抗EBOV有效性的临床试验（JIKI试验）发现法匹拉韦的安全性很好，但是没有显示出明显的有效性，这个临床试验的失败有可能是因为这个给药剂量下的血药浓度达不到体外抗EBOV的EC50。最近研究发现，法匹拉韦对新型冠状的病毒也有抑制作用（EC50 = 61.88 uM），与抗EBOV的活性处于同一个数量级上，此外EBOV会感染几乎所有的器官和组织，而新型冠状病毒目前发现主要是引起肺部的感染，从而对药物的组织分布没有那么高的要求。因此，法匹拉韦也是潜在的抗新型冠状病毒的药物。2月16日，国家药监局批准了海正药业生产的法匹拉韦（又名法维拉韦）用于治疗成人新型或再次流行的流感(仅限于其它抗流感病毒药物治疗无效或效果不佳时使用)。

瑞德西韦

当下，最令人期待的药物当属吉利德旗下的瑞德西韦，虽然它在体外对新冠病毒的抑制活性相比SARS - CoV和MERS - CoV相差了近10倍，但是它仍然是目前公开的体外抗COVID-19活性最强的药物（EC50 = 0.77 uM），而且它在一些患者上已经显示出了临床有效性，目前也正在开展多个3期临床试验，我们期待它的好结果。

洛匹那韦和利托那韦

靶向HIV天冬氨酸蛋白酶的药物洛匹那韦和利托那韦在SARS疫情时就发挥了一定的作用，然而冠状病毒的蛋白酶属于半胱氨酸蛋白酶家族，因此洛匹那韦对SARS - CoV和MERS - CoV的活性比HIV-1相比降低了1000倍左右，但是仍然显出了一定的抑制活性（EC50分别为17.1和8.0 uM）。因此在《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第五版修正版）》中也建议使用利洛匹那韦和利托那韦（按治疗HIV的推荐剂量）来进行抗新型冠状病毒的治疗。

氯喹

亲溶酶体试剂氯喹是一款抗疟疾药物，后来发现具有广谱的抗病毒活性，对HIV-1，HBV和人冠状病毒（HCoV-229E）等病毒均显现出了一定的抑制活性。氯喹会在溶酶体内聚集并捕获质子，从而使得溶酶体的pH升高，进而阻断溶酶体对病毒包膜的裂解，降低病毒释放核酸的能力。除此之外，它还可以与宿主细胞内的很多蛋白相互作用从而调控细胞的免疫反应。研究表明，氯喹对SARS - CoV和COVID-19均具有抑制活性（EC50分别为8.8和1.33 uM）。

在2020年2月15日的国务院联防联控机制的发布会上，科技部生物中心主任张新民称磷酸氯喹目前在北京、广州等十多家医院开展临床研究，累积入组患者超过100例，临床结果初步显示它对COVID-19有一定的治疗效果。靶向人体免疫系统的硝唑尼特（或其活性代谢物替唑尼特）也是一款广谱的抗病毒药物，研究表明替唑尼特可以活化PKR和eIF2-a，从而抑制HCV病毒的复制，或者通过增强RIG样受体、线粒体抗病毒信号蛋白和干扰素调控因子3等蛋白的表达来抑制EBOV的复制。体外研究表明硝唑尼特（或替唑尼特）对HBV和COVID-19具有中等的抑制活性（EC50分别为0.2和2.12 uM），然而目前硝唑尼特的抗HBV，HCV和HIV的有效性尚未得到临床证明，因此硝唑尼特治疗COVID-19的有效性也需要临床的验证。

阿比多尔

阿比多尔是一款俄罗斯的抗流感病毒药物，主要是与流感病毒的血凝素结合，从而阻断流感病毒进入宿主细胞，目前该药并没有进入美国和欧盟市场。体外研究表明，它对SARS - CoV和EBOV具有一定的抑制活性（EC50分别为 <10和2.83 uM），目前盐酸盐酸阿比多尔针对COVID-19正在开展多项临床试验（NCT04260594，NCT04252885和NCT04261907）。

基于结构的药物设计

新型冠状病毒的全序列基因结构解析出来，而且也分离得到了很多新型冠状病毒的毒株，因此根据病毒的结构重头设计药物也是一个策略。如前所述，靶向冠状病毒主要关注于Spike蛋白、蛋白酶（3CLpro、PLpro）RNA依赖的RNA聚合酶和解旋酶。对于小分子药物而言，基于结构的分子设计可以依据蛋白序列同源建模，建立与SARS - CoV同源性较高的COVID-19的3CLpro、PLpro和RNA依赖的RNA聚合酶等蛋白的结构模型，再通过虚拟筛选或根据以往的针对上述靶蛋白的药物（如瑞德西韦、GPL-001、GRL-0617等）进行进一步的再设计、打分从而获得潜在的更优质的化合物。

在这里需要提到的是，同源建模毕竟不是真实的蛋白结构，因此这种类型的药物设计需要不断的设计-合成-评价-再设计过程，即使将来得到了靶蛋白的晶体数据可以使得再设计更加理性一点，这样的药物发现过程也是相当耗时的，遑论还有后续的临床前评价和临床试验。因此对于这种爆发迅速、持续时间较短的疫情，这种方案对于解决当下的问题就显得不是很合乎实际。但是，如果是为了让我们可以更好的面对有可能到来的下一次类似的冠状病毒疫情，这样的工作又显得尤为重要。

还有一类治疗药物就是治疗性抗体的研发，最近在COVID-19的康复患者体内检测到了抗体，而且已经有在武汉、徐州等地的患者接受这类抗体显示出了较好的临床有效性。然而获得这类抗体需要康复者捐献血浆，它的来源和抗体的有效性不能得到保证。因此，最佳的选择是基于病毒的蛋白结构（尤其是Spike蛋白）来重新筛选，人工纯化制备治疗性抗体。

再生元在这个领域无疑是其中的佼佼者，这家公司用合成的病毒包膜表面的糖蛋白使含有全人的抗体可变区基因的基因编辑小鼠（VelocImmune mice）发生免疫，再筛选出结合糖蛋白活性高、中和能力强和结合FcγRIIIa受体能力高的抗体，而后通过CHO细胞来生产富集相应的抗体。利用这一套筛选合成体系，再生元曾经在10个月内就研发出了抗EBOV糖蛋白的抗体鸡尾酒:REGN-EB3 (REGN3470, RENG3471和REGN3479 )，而且还成功开发出了抗MERS 冠状病毒Spike蛋白的治疗性抗体组合物（REGN3048和REGN3051）。2020年2月4日，美国卫生与公众服务部宣布和再生元合作来研发针对COVID-19的治疗性抗体。在此，我们期待再生元的好消息。

冠状病毒的严重威胁者人类的健康，但是由于疫情的爆发特点等原因，人们至今没有开发出针对SARS - CoV和MERS - CoV的有效治疗药物。因此，面对当下的新型冠状病毒，我们最优的策略就是利用已有的老药来进行抗病毒治疗。但是，我们不知道类似的冠状病毒什么时候又会再次出现，我们错过了SARS带来学习机会，希望这一次不会再错过。

作者简介：Enron Medicine是一个初入职场的医药人，读博期间养成了阅读文献的习惯，手上做的是化学，脑子里想的是信号通路，说出来的都是前人的足迹。希望有生之年可以做出让老百姓用得起的好药。