COVID-19治疗新希望:猫类冠状病毒的治疗药物,竟能有效抑制新冠病毒复制!

2020
09/03

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王木木 / 生物探索
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来自加拿大阿尔伯塔大学的研究团队发现,早前被用于治疗猫冠状病毒感染的蛋白酶抑制剂前药GC376及其母体GC373,可在纳摩尔范围内有效抑制SARS-CoV和SARS-CoV-2的Mpro,可成为新冠病毒治疗的候选药物。

截至9月1日,由SARS-CoV-2引起的新冠肺炎(COVID-19)已导致全球超过2500万人感染和超过85万人死亡。当务之急仍是需要开发出长效疫苗和针对COVID-19感染的抗病毒治疗药物。在前期研究中,科学家们发现SARS-CoV-2中的主要蛋白酶(Mpro,又称为3CLpro)是一个重要的潜在药物靶标,其能够将病毒RNA进入人体后被翻译而成的多聚蛋白切割成更小的蛋白,对抑制病毒的复制至关重要。

近日,来自加拿大阿尔伯塔大学的研究团队发现,早前被用于治疗猫冠状病毒感染的蛋白酶抑制剂前药GC376及其母体GC373,可在纳摩尔范围内有效抑制SARS-CoV和SARS-CoV-2的Mpro,其抑制作用是通过半硫缩醛的可逆形成而进行的。此外,这两种化合物也可有效抑制细胞培养中SARS CoV-2的复制,是治疗人类冠状病毒感染的强力候选药物。相关研究成果于当地时间8月27日发表在《Nature Communications》上。

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18096-2

早在2003年,该研究团队就已开发出针对病毒半胱氨酸蛋白酶的抑制剂-亚硫酸氢盐加合物GC376,将其用于抑制引起猫传染性腹膜炎(FIP)的猫冠状病毒FCoV10的蛋白酶。由于SARS-CoV-2中的Mpro也是半胱氨酸蛋白酶,因此,研究人员首先通过IC50测试了GC376及其母体GC373是否也能够有效抑制SARS-CoV-2 Mpro和SARS-CoV Mpro(引起非典的冠状病毒,与新冠病毒具有较高同源性),结果发现这两种化合物具有广泛的抑制作用,在体外均能以纳摩尔浓度抑制SARS-CoV-2 Mpro和SARS-CoV Mpro,且GC376的效力比GC373更高,其与SARS-CoV-2 Mpro的结合跟依布硒啉、酮酰胺抑制剂等其他测试的已知Mpro抑制剂相比更紧密。

GC373和GC376体外抑制SARS-CoV-2和SARS-CoV的Mpro

为了进一步了解其抑制机理,研究人员测定了GC373和GC376抑制SARS-CoV-2 Mpro的晶体结构,发现在这两种结构中,抑制剂均以半硫缩醛形式共价连接到SARS-CoV-2 Mpro的Cys145上,通过化合物与蛋白酶间的疏水相互作用和氢键网络使抑制剂稳定在蛋白酶的活性位点,这也为抑制剂提供了更强大的结合力和较低的IC50。

与GC373(由GC376转化)复合的SARS-CoV-2 Mpro的晶体结构

除此之外,晶体结构分析发现,SARS-CoV-2 Mpro二聚体界面的残基与SARS-CoV Mpro具有差异,而前期的研究表明改变SARS-CoV Mpro二聚体界面上的残基(特别是T285A,即285位氨基酸由T突变为A)会提高其催化活性3.6倍,恰巧SARS-CoV-2 Mpro的285位是丙氨酸A,因此研究人员通过底物催化试验对这两种蛋白酶的催化活性进行检测,发现SARS-CoV-2 Mpro的催化转化率比SARS-CoV Mpro高五倍。这也说明SARS-CoV-2 Mpro比SARS-CoV Mpro具有更强的催化活性。

最后,研究人员对感染的Vero E6细胞进行了噬斑减少试验以测试GC373和GC376对SARSCoV-2的抑制能力,并通过病毒产量降低分析对其抗病毒活性进行检测。结果发现,GC373和GC376均能高效抑制SARS-CoV-2,GC373的EC50为1.5μM,GC376的EC50为0.92μM,比目前其他测试的已知抑制剂相比抑制病毒毒力的效果更好。这也表明,GC373和GC376都是SARS-CoV-2的有效抑制剂,且治疗指数(TI)大于200,较为安全。

GC373和GC376能有效抑制SARS-CoV-2

简而言之,该项研究发现了两个曾被用于治疗感染猫类的冠状病毒的药物GC373和GC376,可有效抑制SARS-CoV-2中的主要蛋白酶,也具有抑制细胞内SARS-CoV-2的能力,是一个可以寄予希望的潜在治疗新冠肺炎的药物。


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关键词:
新冠,新冠治疗

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