林秀蓮 王衛(wèi) 覃麗 李凱 戴愛(ài)國(guó) 廖端芳
〔摘要〕 本文分析了2019年新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)的基本構(gòu)成、遺傳性狀、受體特征、蛋白切割位點(diǎn)、進(jìn)入宿主細(xì)胞機(jī)制及引起細(xì)胞因子風(fēng)暴等主要生物學(xué)特征,并與2003年“非典”病毒(SARS-CoV)進(jìn)行比較,以期對(duì)研發(fā)防治COVID-19藥物有所啟示。
〔關(guān)鍵詞〕 SARS-CoV-2;SARS-CoV;生物學(xué)特性;致病原理;藥物研發(fā)
〔中圖分類(lèi)號(hào)〕R259 ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)志碼〕A ? ? ? 〔文章編號(hào)〕doi:10.3969/j.issn.1674-070X.2020.11.023
〔Abstract〕 This paper tried to have an in-depth analysis of its basic composition, genetic traits, receptor characteristics, protein cleavage sites, mechanism of entering host cells and characteristics of cytokine storm of this novel coronavirus SARS-CoV-2, and its differences with SARS virus (SARS-CoV) in 2003, to provide some inspiration for the research and development of drugs for prevention and treatment of COVID-19.
〔Keywords〕 SARS-COV-2; SARS-CoV; biological characteristics; COVID-19; pathogenic mechanism; drug development
冠狀病毒(coronavirus)可引起嚴(yán)重呼吸道綜合征。新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)感染事件于2020年1月30日被世界衛(wèi)生組織(WHO)宣布為“國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件”[1]。截至2020年9月底,SARS-CoV-2感染所致的新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)人數(shù)已超過(guò)3 000萬(wàn),導(dǎo)致的死亡人數(shù)已超過(guò)100萬(wàn),其對(duì)人類(lèi)的影響遠(yuǎn)超2003年爆發(fā)的“非典”(SARS)和2012年爆發(fā)的中東呼吸綜合征(MERS),目前尚無(wú)療效肯定、機(jī)制明確的抗病毒藥物,疫苗仍處于研究之中,全球抗疫形勢(shì)依然嚴(yán)峻,研發(fā)有效針對(duì)SARS-CoV-2病毒以防治COVID-19的藥物迫在眉睫。因此,本文分析了SARS-CoV-2與SARS-CoV的主要生物活性特性,并總結(jié)了其對(duì)研發(fā)防治COVID-19藥物啟示。
1 SARS-CoV-2和SARS-CoV的基本構(gòu)成與差異
冠狀病毒是一大類(lèi)病毒正向單鏈RNA基因組,基因組大約26 000-32 000個(gè)堿基,G+C含量在32%~43%之間[2],其單鏈RNA可直接在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)蛋白。據(jù)系統(tǒng)進(jìn)化分析,正鏈RNA冠狀病毒亞科由4個(gè)屬(?琢、?茁、?酌、?啄)組成,SARS-CoV-2屬于β冠狀病毒屬的亞屬(sungenus),為攜帶30 kb單個(gè)正鏈RNA基因組。RNA病毒的一個(gè)重要特征就是可通過(guò)變異產(chǎn)生新的變異株以逃避宿主防御,且可能存在逆向/返祖進(jìn)化[3]。SARS-CoV-2與“非典”冠狀病毒(SARS-CoV)之間存在較大的遺傳距離,與MERS冠狀病毒的遺傳距離更大[4]。SARS-CoV-2的基因組是由29 891個(gè)堿基對(duì)組成,編碼9 860個(gè)氨基酸,SARS-CoV-2與SARS-CoV的核苷酸同源性為79.0%[5],氨基酸同源性為75.80%[6]。
SARS-CoV-2基因組含有兩個(gè)開(kāi)放閱讀框分別對(duì)應(yīng)編碼pp1a和pp1ab兩種多蛋白前體蛋白,二者成熟后在維持基因組穩(wěn)定和病毒復(fù)制中起關(guān)鍵作用。在SARS-CoV-2病毒全基因組核酸序列中,5'端相對(duì)比較保守,而3'端變異比較活躍[7],其4種主要蛋白棘突蛋白S、包膜蛋白E、膜蛋白M和核衣殼蛋白N均位于基因組3末端的1/3處,故較易發(fā)生變異[8]。
SARS-CoV的S蛋白是影響受體結(jié)合和宿主特異性的關(guān)鍵蛋白之一。主要介導(dǎo)受體識(shí)別和膜融合,在病毒感染靶細(xì)胞過(guò)程中發(fā)揮重要作用。與SARS-CoV和中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)相比,SARS-CoV-2的S蛋白相對(duì)較長(zhǎng)[9];且在N-末端有3個(gè)短片段插入,可分為S1和S2兩個(gè)部分[10],S1含有一個(gè)受體結(jié)合域(receptor binding domain, RBD),可與細(xì)胞表面ACE2結(jié)合;S2含有兩個(gè)七肽重復(fù)序列HR1和HR2,參與病毒與宿主細(xì)胞膜的融合。其RBD內(nèi)的受體結(jié)合基序有4個(gè)變化,均與SARS-CoV的S蛋白有差別[11]。此外,有文獻(xiàn)[12]報(bào)道SARS-CoV-2的S蛋白普遍存在D614G突變。
2 SARS-CoV-2和SARS-CoV進(jìn)入宿主細(xì)胞的過(guò)程及機(jī)制差異性
SARS-CoV-2和SARS-CoV的復(fù)制過(guò)程和其他RNA病毒大多相似,基本包括棘突蛋白S識(shí)別宿主受體并附著、膜融合后入侵、脫殼放出遺傳物質(zhì)、RNA復(fù)制、相關(guān)蛋白合成、病毒組裝和釋放等過(guò)程。冠狀病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞大多依賴(lài)受體介導(dǎo),包括多肽類(lèi)受體中的CEACAM1、APN、ACE2和DPP4等。研究證實(shí)人類(lèi)ACE2是SARS-CoV-2的受體[13]。
2.1 ?SARS-CoV-2對(duì)宿主細(xì)胞ACE2受體及其結(jié)合域的識(shí)別
冠狀病毒通過(guò)表面S蛋白和宿主細(xì)胞ACE2受體識(shí)別并結(jié)合,進(jìn)而發(fā)生膜融合實(shí)現(xiàn)入侵宿主細(xì)胞。ACE2受體屬于I型跨膜糖蛋白,其表達(dá)十分廣泛。ACE2高表達(dá)的組織如肺、心臟、腎、腸道等易受SARS-CoV-2的侵襲。文獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)X射線衍射技術(shù)解析了SARS-CoV-2表面S糖蛋白受體結(jié)合區(qū)(RBD)與ACE2蛋白復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu),準(zhǔn)確定位出兩者的相互作用位點(diǎn),SARS-CoV-2的S蛋白C末端結(jié)合域(CTD)利用其外部子域識(shí)別ACE2受體中N末端結(jié)合域(NTD)的子域?qū)崿F(xiàn)與ACE2受體結(jié)合[14]。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)病毒接觸到宿主細(xì)胞時(shí),其表面S蛋白的2個(gè)亞基(S1和S2)處于亞穩(wěn)態(tài),然后S1蛋白包含的RBD的正電荷與ACE2受體的負(fù)電荷結(jié)合,形成融合蛋白并發(fā)生構(gòu)象變化,RBD主要通過(guò)極性殘基被ACE2的肽酶結(jié)構(gòu)域(PD)識(shí)別,每個(gè)PD可以容納一個(gè)RBD。此過(guò)程促進(jìn)病毒膜和宿主細(xì)胞膜之間的融合,有利于核衣殼含有病毒的遺傳物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)[15-16]。
實(shí)時(shí)表面等離子體共振(SPR)分析顯示,ACE2與SARS-CoV-2-CTD結(jié)合區(qū)之間的原子相互作用比SARS-CoV-RBD高約4倍[15]。最近文獻(xiàn)報(bào)道,在S蛋白所介導(dǎo)病毒進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程中,ACE2和跨膜絲氨酸蛋白酶2(transmembrane serine proteinase 2, TMPRSS2)共表達(dá)是SARS-CoV-2進(jìn)入宿主細(xì)胞的關(guān)鍵因素,TMPRSS2是棘突蛋白S的關(guān)鍵激活因子,TMPRSS2抑制劑就可阻斷SARS-CoV-2對(duì)肺細(xì)胞的感染[17]。除了ACE2受體和TMPRSS2外,F(xiàn)urin、GRP78、CD147和溶酶體蛋白酶也參與了病毒的導(dǎo)入。研究發(fā)現(xiàn),SARS-CoV-2棘突蛋白可與宿主細(xì)胞上的受體CD147結(jié)合,從而介導(dǎo)病毒入侵[18]。ZHANG等[19]合成針對(duì)SARS-CoV-2棘突蛋白的多肽粘合劑,該多肽粘合劑通過(guò)與受體結(jié)構(gòu)域結(jié)合,從而阻止病毒與ACE2相互作用。
2.2 ?冠狀病毒S蛋白切割與膜融合
膜融合通常發(fā)生在胞內(nèi)體(endosomes),融合蛋白的構(gòu)象轉(zhuǎn)變往往使埋藏的疏水融合肽從核心結(jié)構(gòu)中暴露出來(lái)。融合肽插入宿主細(xì)胞質(zhì)膜的外葉并啟動(dòng)膜融合過(guò)程。一般情況下,病毒在成功附著到宿主細(xì)胞表面后,通過(guò)組織蛋白酶(如TMPRRS2等)進(jìn)入宿主細(xì)胞內(nèi),這一過(guò)程依賴(lài)于Furin酶對(duì)S蛋白進(jìn)行的切割[17,20]。SARS-CoV棘突蛋白S的切割發(fā)生在蛋白S2結(jié)構(gòu)域的兩個(gè)不同位置,一個(gè)為 S1/S2 切割位點(diǎn),另一個(gè)存在于S2近氨基端,稱(chēng)為S2'蛋白酶切割位點(diǎn)。第一次切割有助于RBD和融合結(jié)構(gòu)域的分離,第二次切割恰好暴露了位于S2'切割位點(diǎn)附近的內(nèi)部融合肽。接著,S2中的兩個(gè)七肽重復(fù)序列連接在一起,形成一個(gè)六螺旋束結(jié)構(gòu)。借助這種螺旋束結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的膜融合,病毒基因組被釋放到宿主胞漿中[21-22]。有文獻(xiàn)報(bào)道,SARS-CoV-2與SARS-CoV的S2'切割位點(diǎn)及緊隨其后的內(nèi)部融合多肽(IFP)序列完全相同[20]。SARS-CoV-2的內(nèi)部融合肽也與SARS-CoV相同,具有P1和P2堿性殘基,表明這兩種冠狀病毒具有共同的病毒融合和進(jìn)入宿主細(xì)胞的機(jī)制[22]。
然而,與SARS-CoV的S蛋白切割位點(diǎn)不同的是,SARS-CoV-2病毒的S1/S2切割位點(diǎn)上還存在一個(gè)保守的Furin酶識(shí)別位點(diǎn)。Furin蛋白酶決定病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的效率及其致病性。Furin蛋白酶識(shí)別位的存在也可能是SARS-CoV-2傳染性較高的另一個(gè)原因[23]。
2.3 ?冠狀病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過(guò)程
病毒經(jīng)ACE2介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后,在其RNA依賴(lài)性RdRp聚合酶作用下,從3'開(kāi)始復(fù)制。復(fù)制過(guò)程既可以產(chǎn)生連續(xù)性負(fù)鏈全基因組,也可以產(chǎn)生負(fù)鏈亞基因組RNAs(-sgRNAs),在這些負(fù)鏈RNA基礎(chǔ)上進(jìn)一步合成正鏈全基因組RNAs 或sgRNAs。后者既可作為子代病毒基因組被組裝到病毒顆粒中,也可作為mRNAs模板合成病毒復(fù)制所需的調(diào)控蛋白及結(jié)構(gòu)蛋白[24-25]。見(jiàn)圖1。
病毒基因組復(fù)制主要由病毒復(fù)制酶(如NSP3、NSP4、NSP6等)介導(dǎo),同時(shí)還牽涉到多種其他酶類(lèi)(如酪氨酸蛋白激酶、二氫乳清酸脫氫酶等)及宿主因素的參與。
SARS-CoV-2的主蛋白酶Mpro(或3CLpro)和RdRp聚合酶是兩個(gè)最重要的病毒靶點(diǎn),新型冠狀病毒的復(fù)制復(fù)合物主要由病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白(non-structural protein, NSP)的多亞基轉(zhuǎn)錄復(fù)合物組成,核心成分主要是RNA依賴(lài)的RNA聚合酶催化亞基(NSP12),而NSP12的功能發(fā)揮也需要NSP7和NSP8兩個(gè)輔因子參與,它們的加入將促進(jìn)NSP12與RNA模版的結(jié)合,同時(shí)也成為了核苷酸類(lèi)似物例如瑞德西韋(Remdesivir)的作用靶標(biāo)[25]。
NSP屬于冠狀病毒非結(jié)構(gòu)蛋白,也是病毒復(fù)制的關(guān)鍵酶(RNA聚合酶催化亞基),由多蛋白前體ppla和pplab切割而成,可誘導(dǎo)宿主細(xì)胞膜重排形成雙膜小泡(DMV),后者為病毒復(fù)制轉(zhuǎn)錄復(fù)合物提供錨定場(chǎng)所。NSP3是最大的復(fù)制酶亞單位之一,被認(rèn)為是通過(guò)插入宿主細(xì)胞膜并與NSP4、NSP6等相互作用,易發(fā)生點(diǎn)突變[8],其中的木瓜蛋白酶(PLpro)[26]是參與SARS-CoV復(fù)制所必須的過(guò)程,因此被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)抗病毒藥物的良好靶點(diǎn)。
3 SARS-CoV-2與SARS-CoV所致細(xì)胞因子風(fēng)暴的差異性
促炎因子與抗炎因子之間的平衡是維持機(jī)體正常免疫功能和抵抗疾病的關(guān)鍵,也是抗COVID-19藥物研發(fā)的切入點(diǎn)之一。一般認(rèn)為,非特異性炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)引起的肺組織損傷是急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的核心病理改變,而局部細(xì)胞因子過(guò)度釋放是導(dǎo)致這種病理改變和臨床表現(xiàn)的決定性因素。SARS-CoV-2感染人體后,CD4+T淋巴細(xì)胞被激活,并產(chǎn)生粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)等細(xì)胞因子,進(jìn)而誘導(dǎo)CD14+、CD16+炎性單核細(xì)胞過(guò)度激活,高度表達(dá)白介素-6(IL-6),加劇炎癥反應(yīng),在體內(nèi)誘發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴[27]。早期研究表明,COVID-19患者血清中促炎細(xì)胞因子(IL-2、IL-6)水平與肺損傷及病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[28]。細(xì)胞因子風(fēng)暴也是導(dǎo)致COVID-19患者肺外組織器官損害和功能衰竭(如肝酶、肌酐升高等)的關(guān)鍵因素[29]。
SARS-CoV-2患者存在IL-1B、IFN-γ、IP-10和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)的高表達(dá)。這些炎性因子可能激活輔助性T細(xì)胞1型(Th1)細(xì)胞反應(yīng)[30]。Th1激活是特異性免疫激活的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。SARS-CoV-2與SARS-CoV感染患者的不同之處在于前者還存在Th2型細(xì)胞分泌的抗炎癥因子(如IL-4和IL-10)水平升高。因此,SARS-CoV-2誘導(dǎo)細(xì)胞因子反應(yīng)與SARS-CoV不同,調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、及時(shí)控制細(xì)胞因子風(fēng)暴,是提高新冠肺炎患者治療成功率、降低死亡率的關(guān)鍵步驟。此外,SARS-CoV-2導(dǎo)致的宿主重要病理改變還包括較之其他冠狀病毒感染更為嚴(yán)重的T淋巴細(xì)胞下降、凝血系統(tǒng)障礙和內(nèi)皮細(xì)胞損傷等。
4 防治COVID-19藥物的啟示
SARS-CoV-2與其同屬SARS-CoV相比,既有共性、也有其特殊性??梢愿鶕?jù)冠狀病毒的共同生物學(xué)特性和與宿主相互作用的共同規(guī)律尋找藥物干預(yù)靶點(diǎn),或者從已有抗病毒藥物中尋找防治COVID-19的藥物。我們對(duì)SARS-CoV-2病毒與宿主細(xì)胞相互作用不同階段的關(guān)鍵靶標(biāo)進(jìn)行了總結(jié),詳見(jiàn)表1。
4.1 ?針對(duì)SARS-CoV-2識(shí)別/結(jié)合宿主細(xì)胞受體環(huán)節(jié)的藥物研發(fā)
阻斷病毒與宿主細(xì)胞的結(jié)合進(jìn)入宿主細(xì)胞,一方面可以保護(hù)宿主免受病毒的感染;另一方面對(duì)已經(jīng)被感染的個(gè)體,則能通過(guò)阻斷病毒從一個(gè)細(xì)胞進(jìn)入另一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程,可以達(dá)到快速清除體內(nèi)病毒的效果。
ACE2為SARS-CoV-2進(jìn)入人體細(xì)胞的關(guān)鍵靶標(biāo)。目前,依賴(lài)于ACE2靶點(diǎn)阻斷SARS-CoV-2治療COVID-19的藥物研發(fā)可以選擇如下幾種策略:(1)篩選特異性化合物通過(guò)可溶性受體結(jié)合域(RBD)對(duì)ACE2受體進(jìn)行結(jié)合阻滯。(2)通過(guò)ACE2的單鏈抗體或小分子核酸進(jìn)行ACE2受體阻滯。(3)通過(guò)ACE2的嵌合人工抗體對(duì)SARS-CoV-2進(jìn)行中和。(4)篩選特異性化合物調(diào)節(jié)ACE2受體功能(圖2)。已知SARS-CoV-2與人ACE2受體結(jié)合親和力的6個(gè)相應(yīng)氨基酸為L(zhǎng)455、F486、Q493、S494、N501和Y505。這些發(fā)現(xiàn)為基于ACE2靶向SARS-CoV-2識(shí)別的特異分子藥物篩選提供了重要的基礎(chǔ)。
除ACE2外,宿主CD147受體、TMPRSS-2、GRP78、Furin酶等均參與了SARS-CoV-2進(jìn)入宿主細(xì)胞的過(guò)程,且在結(jié)構(gòu)或功能上具有SARS-CoV-2靶向特異性,如Furin酶就可以針對(duì)SARS-CoV-2棘突蛋白S1/S2切割位點(diǎn)上特殊的Furin識(shí)別位點(diǎn)。針對(duì)SARS-CoV-2棘突蛋白的多肽黏合劑通過(guò)與受體結(jié)構(gòu)域結(jié)合調(diào)控ACE2功能,也可阻止病毒與ACE2的相互作用。文獻(xiàn)報(bào)道,很多中藥活性成分如白藜蘆醇(resveratrol)、槲皮苷(quercetin)、木犀草素(luteolin)、柚皮素(naringenin)、姜黃素(curcumin)、沒(méi)食子酸(gallic acid)能抑制ACE2受體介導(dǎo)的SARS-CoV-2黏附作用[31]。因此,針對(duì)上述靶點(diǎn)從現(xiàn)有候選化合物或中藥中篩選特異性高、作用強(qiáng)的藥物,是應(yīng)優(yōu)先考慮的策略。如利用核酸適配體可望篩選出特異性針對(duì)ACE2、CD147受體、TMPRSS-2、GRP78、Furin酶等靶點(diǎn)的抗SARS-CoV-2的藥物。
4.2 ?針對(duì)SARS-CoV-2在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、組裝環(huán)節(jié)的藥物研發(fā)
針對(duì)SARS-CoV-2復(fù)制環(huán)節(jié)的藥物主要是蛋白酶抑制劑(如RNA聚合酶抑制劑、主蛋白酶Mpro/3CLpro抑制劑),包括核酸類(lèi)似物、單克隆抗體、氯喹及其衍生物等(表2)。但冠狀病毒是病毒中種類(lèi)最多,變異最快的病原體之一,因此,有待研發(fā)SARS-CoV-2針對(duì)性更強(qiáng)的抗病毒藥物,特別是針對(duì)RbRp、Mpro、3CLpro的強(qiáng)效特異抑制劑。
4.3 ?針對(duì)SARS-CoV-2誘導(dǎo)宿主炎癥反應(yīng)及細(xì)胞因子風(fēng)暴環(huán)節(jié)的藥物研發(fā)
炎癥應(yīng)激、細(xì)胞因子風(fēng)暴是COVID-19的嚴(yán)重病理改變。參與的炎癥因子包括IL-6、GM-CSF、MCP-1、IFN-r、IL-10、IL-4等。其中IL-6是最主要的致炎因子,IL-10和IL-4是主要的抗炎因子,應(yīng)成為藥物研發(fā)的主要關(guān)注靶標(biāo)。
IL-6在細(xì)胞因子釋放綜合征中起重要作用,IL-6受體阻滯劑Kevzara、托珠單抗(Tocilizumab)和GM-CSF抑制劑均能有效阻斷IL-6信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,有望成為治療COVID-19的有效藥物[46]。
4.4 ?利用中藥資源研發(fā)治療COVID-19的特異性藥物
中醫(yī)藥在抗新冠病毒感染方面具有較獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。中醫(yī)藥《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第七版)》[47]建議:COVID-19屬于中醫(yī)學(xué)“疫”病范疇,病因?yàn)楦惺堋耙哽濉敝畾?,治療方案中醫(yī)學(xué)觀察期推薦中成藥如藿香正氣膠囊、金花清感顆粒、連花清瘟膠囊、疏風(fēng)解毒膠囊,臨床治療期推薦以清肺排毒湯作為通用處方。文獻(xiàn)報(bào)道,中藥活性成分黃芩苷、槲皮苷具有抑制主蛋白酶(3CLpro)的作用[35]。
基于前面對(duì)SARS-CoV-2和SARS-CoV生物學(xué)特性的比較分析,在未來(lái)防治COVID-19新藥研發(fā)方面,也許可采用如下思路:(1)選擇具有明確抗病毒作用的經(jīng)方或藥材,如清肺排毒湯、麻杏石甘湯、小柴胡湯、玉屏風(fēng)散、大青龍湯、蓮花清溫顆粒、銀花清感膠囊等經(jīng)方,或甘草、金銀花、黃芩、連翹、杏仁、陳皮、魚(yú)腥草、麻黃、板藍(lán)根、黃芪、柴胡、廣藿香、黃連等藥材,結(jié)合微流控質(zhì)譜聯(lián)用高通量篩選技術(shù),明確抗病毒有效成分類(lèi)別或有效成分組合,并建庫(kù)。(2)采用核酸適配體技術(shù),分別篩選建立針對(duì)病毒感染各環(huán)節(jié)關(guān)鍵靶標(biāo)的核酸適配體庫(kù)和針對(duì)抗病毒中藥有效成分(特別是有效基團(tuán))的核酸適配體庫(kù);利用GFP/mRFP雙熒光標(biāo)記技術(shù),結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算,對(duì)關(guān)鍵靶標(biāo)與有效成分(特別是重要基團(tuán))、成分組合進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析及驗(yàn)證。(3)采用合成生物學(xué)技術(shù),對(duì)從中藥中獲得的抗病毒作用肯定、作用靶點(diǎn)明確、分子結(jié)構(gòu)特異但含量低微的有效成分,進(jìn)行生源合成途徑解析,并探索生物合成(包括構(gòu)建以植物細(xì)胞和工程菌為底盤(pán)的生物合成體系)的可能性。通過(guò)上述現(xiàn)代技術(shù)手段結(jié)合中醫(yī)藥學(xué)經(jīng)典,研發(fā)出具有中醫(yī)藥特色的防治COVID-19的創(chuàng)新性藥物。并為未來(lái)可能出現(xiàn)的新的病原尤其是病毒類(lèi)疾病的中藥研發(fā),建立可借鑒的技術(shù)平臺(tái),促進(jìn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化。
此外,針對(duì)SARS-CoV-2的單克隆抗體(特別是中和單克隆抗體)也是治療感染性疾病的一種新手段。目前,已有多個(gè)針對(duì)SARS-CoV-2的中和性單克隆抗體正在研究中,部分已開(kāi)始Ⅰ期臨床試驗(yàn)。包括:針對(duì)SARS-CoV-2棘突蛋白S的中和性單克隆抗體、可競(jìng)爭(zhēng)性抑制S蛋白與CD147受體結(jié)合的人源化抗體美珀珠單抗以及托珠單抗[18,27]。
[13] LAN J, GE J, YU J, et al. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor[J]. Nature, 2020,581(7807):215-220.
[14] LAN J, GE J, YU J, et al. Crystal structure of the 2019-nCoV ?spike receptor-binding domain bound with the ACE2 receptor[J]. BioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2020.02.19.956235.
[15] WANG Q, ZHANG Y, WU L, et al. Structural and Functional Basis of SARS-CoV-2Entry by Using Human ACE2[J]. Cell, 2020,181(4):894-904.
[16] YANG J, WANGW, CHENZ, et al. A vaccine targeting the RBD of the S protein of SARS-CoV-2 induces protective immunity[J]. Nature, 2020,10.1038/s41586-020-2599-8.
[17] HOFFMANN M, KLEINE-WEBER H, SCHROEDER S, et al. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor[J]. Cell, 2020, 181(2): 271-280.
[18] WANG K, CHEN W, ZHOU Y S, et al. SARS-CoV-2 invades host cells via a novel route: CD147-spike protein[J]. BioRxiv, 2020.https://doi.org/10.1101/2020.03.14.988345.
[19] ZHANG G W, POMPLUN S, LOFTIS A R, et al. The first-in-class peptide binder to the SARS-CoV-2 spike protein[J]. BioRxiv 2020. https://doi.org/10.1101/2020.03.19.999318.
[20] COUTARD B, VALLE C, LAMBALL ERIE X, et al. The spike
glycoprotein of the new coronavirus 2019-nCoV contains a furin-like cleavage site absent in CoV of the same clade[J]. Antiviral Research, 2020, 176: 104742.doi:10.1016/j.antiviral.2020.104742.
[21] MADU I G, ROTH S L, BELOUZARD S, et al. Characterization of a highly conserved domain within the severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein S2 domain with characteristics of a viral fusion peptide[J]. Journal of Virology,2009, 83(15): 7411-7421.
[22] LIU S, XIAO G, CHEN Y, et al. Interaction between heptad repeat 1 and 2 regions in spike protein of SARS-associated coronavirus: Implications for virus fusogenic mechanism and identification of fusion inhibitors[J]. Lancet, 2004, 363(9413): 938-947.
[23] LI W. Delving deep into the structural aspects of a furin cleavage site inserted into the spike protein of SARS-CoV-2: A structural biophysical perspective[J]. Biophysical Chemistry,2020, 264: 106420.
[24] HILLEN H S, KOKIC G, FARNUNG L, et al. Structure of replicating SARS-CoV-2 polymerase[J]. Nature, 2020, 584(7819):154-156.
[25] YIN W, MAO C, LUAN X, et al. Structural basis for inhibition of the RNA-dependent RNA polymerase from SARS-CoV-2 by remdesivir[J]. Science, 2020, 368(6498): 1499-1504.
[26] JAIN R P, PETTERSSON H I, ZHANG J, et al. Synthesis and evaluation of keto-glutamine analogues as potent inhibitors of severe acute respiratory syndrome 3CLpro[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2004, 47(25): 6113-6116.
[27] ZHOU Y G, FU B Q, ZHENG X H, et al. Pathogenic T-cells and inflammatory monocytes incite inflammatory storms in severe COVID-19 patients[J]. National Science Review, 2020. https://
doi.org/10.1093/nsr/nwaa041.
[28] YE Q, WANG B, MAO J. The pathogenesis and treatment of the `Cytokine Storm' in COVID-19[J]. The Journal of Infection, 2020, 80(6): 607-613.
[29] MEHTA P, MCAULEY D F, BROWN M, et al. COVID-19: Consider cytokine storm syndromes and immunosuppression[J]. Lancet, 2020, 395(10229): 1033-1034.
[30] CHEN N, ZHOU M, DONG X, et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: A descriptive study[J]. Lancet, 2020, 395(10223): 507-513.
[31] MAURYA V K, KUMAR S, PRASAD A K, et al. Structure-based drug designing for potential antiviral activity of selected natural products from Ayurveda against SARS-CoV-2 spike glycoprotein and its cellular receptor[J]. Virusdisease, 2020, 31(2): 179-193.
[32] LU H. Drug treatment options for the 2019-new coronavirus (2019-nCoV) [J]. Biosci Trends, 2020, 14(1): 69-71.
[33] CHEN C, ?ZHANG Y, ?HUANG J Y, ?et al. Favipiravir ?versus Arbidol for COVID-19: A randomized clinical trial[J]. MedRxiv, 2020. https://doi.org/10.1101/2020.03.17.20037432.
[34] SHEAHAN T P, SIMS A C, ZHOU S T, et al. An orally bioavailable broad-spectrum antiviral inhibits SARS-CoV-2 and multiple endemic, epidemic and bat coronavirus[J]. BioRxiv, 2020. https://doi.org/10.1101/2020.03.19.997890.
[35] NASCIMENTO JUNIOR J A C, SANTOS A M, QUINTANS-JUNIOR L J, et al. SARS, MERS and SARS-CoV-2 (COVID-19) treatment: A patent review[J]. Expert Opinion on Therapeutic Patents, 2020, 30(8): 567-579.
[36] UZUNOVA K, FIlI POVA E, PAVLOVA V, et al. Insights into antiviral mechanisms of remdesivir, lopinavir/ritonavir and chloroquine/hydroxychloroquine affecting the new SARS-CoV-2[J]. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2020,131:110668.
[37] ZHANG L L, LIN D Z, SUN X Y Y, et al. Crystal structure of SARS-CoV-2 main protease provides a basis for design of improved α-ketoamide inhibitors[J]. Science, 2020, 368(6489):409-412.
[38] SIES H, PARNHAM M J. Potential therapeutic use of ebselen for COVID-19 and other respiratory viral infections[J]. Free Radical Biology & Medicine, 2020, 156: 107-112.
[39] SWAIM C D, PERNG Y C, ZHAO X, et al. 6-Thioguanine blocks SARS-CoV-2 replication by inhibition of PLpro protease activities[J]. BioRxiv doi: 10.1101/2020.07.01.183020. Preprint.
[40] RICHARDSON P, GRIFFIN I, TUCKER C, et al. Baricitinib as potential treatment for 2019-nCoV acute respiratory disease[J].
Lancet, 2020, 395(10223): E30-E31.
[41] JEON S, KO M, LEE J, et al. Identification of antiviral drug candidates against SARS-CoV-2 from FDA-approved drugs[J]. Antimicrob Agents Chemother. 2020 Jun 23, 64(7): e00819-20.
[42] HU K, WANG M, ZHAO Y, et al. A small-scale medication of leflunomide as a treatment of COVID-19 in an open-label blank-controlled clinical trial[J]. Virologica Sinica, 2020, 21:1-9.
[43] WANG M L, CAO R Y, ZHANG L K, et al. Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro[J]. Cell Research, 2020, 30(3):269-271.
[44] PISZCZATOSKI C R, POWELL J. Emergency Approval of Chloroquine and Hydroxychloroquine for Treatment of COVID-19[J]. Annals of Pharmacotherapy, 2020, 54(8): 106002802092555.
[45] 張 ?菊,方 ?峰.非核苷類(lèi)抗病毒藥物阿比多爾的研究進(jìn)展[J].中國(guó)循證兒科雜志,2011,6(4):308-312.
[46] ZHANG C, WU Z, LI J W, et al. ?Cytokine release syndrome in severe COVID-19: interleukin-6 receptor antagonist tocilizumab may be the key to reduce mortality[J]. International Journal of Antimicrobial Agents, 2020, 55(5): 105954.
[47] 中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì).新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)[EB/OL].(2020-03-20)[2020-07-12].http://ghs.satcm.gov.cn/gongzuodongtai/2020-03-20/14089.html.
湖南中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)2020年11期