(2.9)--抗新型冠状病毒药物临床研究进展.pdf
《(2.9)--抗新型冠状病毒药物临床研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《(2.9)--抗新型冠状病毒药物临床研究进展.pdf(18页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、成都医学院学报 Journal of Chengdu Medical College ISSN,CN 51-1705/R 成都医学院学报网络首发论文成都医学院学报网络首发论文 网络首发网络首发:在编辑部工作流程中,稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶段。录用定稿指内容已经确定,且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照期刊特定版式(包括网络呈现版式)排版后的稿件,可暂不确定出版年、卷、期和页码。整期汇编定稿指出版年、卷、期、页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件。录用定稿网络首发稿件内容必须符合出版管理条例和期刊出版管理规定的有关规定;学术研究成果
2、具有创新性、科学性和先进性,符合编辑部对刊文的录用要求,不存在学术不端行为及其他侵权行为;稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑、出版的技术标准,正确使用和统一规范语言文字、符号、数字、外文字母、法定计量单位及地图标注等。为确保录用定稿网络首发的严肃性,录用定稿一经发布,不得修改论文题目、作者、机构名称和学术内容,只可基于编辑规范进行少量文字的修改。出版确认出版确认:纸质期刊编辑部通过与中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有限公司签约,在中国学术期刊(网络版)出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版,以单篇或整期出版形式,在印刷出版之前刊发论文的录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿。因为中国学术期刊(
3、网络版)是国家新闻出版广电总局批准的网络连续型出版物(ISSN 2096-4188,CN 11-6037/Z),所以签约期刊的网络版上网络首发论文视为正式出版。*基金项目:国家自然科学基金(No:81860653);陕西省自然科学基础研究计划面上项目(No:2020JM-545);陕西省自然科学基础研究计划面上项目(No:2020JM-550);延安市科技计划项目(No:SL2020ZCSZ-001);延安大学研究生教育创新计划项目(No:YCX201978)通信作者:岳昌武,E-mail: 抗新型抗新型冠状病毒冠状病毒药物临床研究进展药物临床研究进展*孙心悦,赵 雯,吕玉红,王雪梅,郭瑞瑞,
4、岳昌武 延安大学基础医学院 延安市微生物药物创新及转化重点实验室(延安 716000)【关键词关键词】新型冠状病毒;新型冠状病毒肺炎;抗 SARS-CoV-2 药物;新型小分子抑制剂 自 2019 年起在世界范围内暴发了数起新型冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus-2,SARS-CoV-2)感染事件1-3,在极短的时间内肆虐全球,在美国引起了至少数百万人感染4,引起了国内外专家的高度重视。SARS-CoV-2 是继 H1N1、脊髓灰质炎病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒等出现后的第六次国际公共卫生突发事件5。SARS-CoV-2 的出现及
5、大流行不仅给患者带来身体和心理上的负担,同时对社会各方面发展也产生巨大影响,目前没有可以治疗感染人类冠状病毒的药物,因此急需找到有效的药物来对抗这种病毒。疫情发生后的第一时间内来自中国的科研机构迅速分离鉴别出这种新型病毒,并向全世界分享了SARS-CoV-2 的全基因组序列,将 SARS-CoV-2 全基因组与非典型肺炎病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS-CoV)、中东呼吸综合征冠状病毒(middle east respiratory syndrome coronavirus,MERS-CoV)基因组进行比对发现基因序列一
6、致性分别能够达到 79%和 50%6-7,因此目前临床采用对SARS-CoV、MERS-CoV 具有抑制作用的药物来治疗新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19),但临床效果因人而异,用药安全性也并未得到充分评估,需进一步进行体内外试验证明这些药物的临床疗效。同时对新冠病毒天然宿主研究8分析发现,新型冠状病毒与蝙蝠身上的一株 RaTG13 冠状病毒基因序列一致性高达 96%,科研团队从新冠病毒的天然宿主基因组入手寻找到了新型冠状病毒生命周期依赖的宿主因子,通过对病毒及宿主因子的相互作用研究寻找到新的抗病毒药物靶点亚甲基四氢叶酸脱氢酶(MTHFD1)
7、,并利用 MTHFD1 抑制剂进行了体外试验,初步表现出抑制病毒复制的效果9。基于新型冠状病毒的结构寻找新型抑制剂、抗体药物以及疫苗的研发同样十分重要。研究10-11发现SARS-CoV-2、SARS-CoV 均属于-冠状病毒,含有较多的非结构蛋白(NSPs),因此以抑制这些非结构蛋网络首发时间:2020-11-04 10:57:12网络首发地址:https:/ SARS-CoV-2 同SARS-CoV 一样均通过表面的 S 蛋白直接与血管紧张素转换酶 2(ACE2)相互作用进入靶细胞,病毒表面暴露的 S 蛋白成为疫苗以及中和抗体药物设计的主要靶点,当前国内外已成功研制出新型冠状病毒疫苗并均已
8、进入临床试验。由于新冠病毒后期能够引起自身非特异性免疫细胞的过度激活进一步引起细胞因子释放综合征(CRS)导致人体多器官功能的衰竭,以氯喹为首的免疫抑制剂也被用于治疗新冠病毒的感染13-15。由于目前没有特异性针对新冠病毒的治疗药物,临床用药多基于抑制病毒的复制与合成的原理,新型抑制剂的发现以及疫苗和抗体药物的研发多基于新冠病毒的结构进行找寻。抗病毒药物的本质是一种病毒复制抑制剂,常用的抗病毒药物大多通过阻止病毒吸附宿主细胞,阻止病毒进入宿主细胞内部,干扰病毒从宿主细胞中释放,抑制病毒核酸的复制以及抑制病毒蛋白的合成,诱导宿主细胞产生抗病毒蛋白等方面发挥抗病毒作用,本文将常用抗病毒药物按作用靶
9、点不同进行分类,总结了常用抗病毒药物治疗新型冠状病毒肺炎的体外试验结果,并介绍了目前中药治疗近况以及利用药物虚拟筛选技术寻找到的新型小分子抑制剂化合物,可作为潜在抗 SARS-CoV-2 药物,同时介绍中药治疗新冠病毒肺炎及疫苗研发的相关进展,综上为临床治疗新型冠状病毒肺炎提供一定的可行性依据。1 1 抑制病毒核酸复制相关酶的药物抑制病毒核酸复制相关酶的药物 1.11.1 瑞德西韦瑞德西韦 在如今利用氯喹治疗新冠病毒肺炎备受争议之时,瑞德西韦逐渐被人们关注。2015 年 FDA 曾授予瑞德西韦孤儿药的资格用于抗击埃博拉病毒16,研究17-19表明瑞德西韦通过抑制一种 RNA 依赖的 RNA 聚
10、合酶(RdRP),能够提前终止病毒 RNA 的转录从而起到阻止病毒复制的作用。瑞德西韦在治疗埃博拉病毒试验中并未表现出显著疗效,但对于 SARS-CoV 和 MERS-CoV 却显示出较好的体内以及体外抗病毒活性17-20,Zhang 等21利用试验表明在 SARS-CoV 感染的动物肺部模型中瑞德西韦能够明显减少动物肺部病毒载量,同时被认为是治疗 SARS-CoV-2 最有前途的药物。美国第一例感染 SARS-CoV-2 的患者在静脉注射了瑞德西韦后,大多数症状迅速得到缓解,Wang 等在一项体外试验表明瑞德西韦可显著抑制 Vero E6 细胞中 SARS-CoV-2 的感染,EC50=0.
11、77 mol/L,EC90=1.76 mol/L,CC50 100 mol/L,SI 129.8722,Sheahan 等23在 MERS-nLUC 感染的 Calu-3 细胞中当瑞德西韦药物浓度达到 10 mol/L 也并未表现出明显细胞毒性作用且 SI100SI 值可以判断药物使用效果的安全范围,因此瑞德西韦在体外抑制 MERS-CoV中具有一定的安全范围。但仅凭数量较少的研究群体并不能说明该药物治疗新型冠状病毒肺炎的可靠性,仍需进行后续临床试验证实其治疗效果。在最新的一项评估瑞德西韦治疗新型冠状病毒肺炎的安全性和有效性的队列分析试验中并未得到令人期待的结果24。该试验纳入 61 名患者并
12、分析了 53 名患者应用瑞德西韦治疗后的结果,其中 22 名来自美国,22 名来自欧洲加拿大,9 名来自日本,患者按所在医院的标准给予不同的支持治疗,包括接受有创通气治疗和无创通气治疗。在接下来为期 18 d 的随访中,总死亡率约为 13%,接受有创通气的患者死亡率与接受无创通气患者的死亡率无明显差别,但70 岁患者死亡率保持在较高水平24。该试验揭示出瑞德西韦治疗过程中出现了肾毒性以及肝毒性的现象,用药安全性令人堪忧,32 名患者在随访期间出现了转氨酶的升高、腹泻、皮疹、低血压等不良反应,12 名患者出现了多器官功能障碍综合征、败血性休克、急性肾损伤等严重不良反应,这导致有些患者必须前终止瑞
13、德西韦的治疗。由此可见该药物的临床治疗效果并未达到之前的预期,但是纳入患者数量较少、亚洲患者所占比例低于欧美患者等因素同样影响试验结果,综上瑞德西韦表现出明显的肾毒性作用,因此不能批准瑞德西韦作为治疗新型冠状病毒肺炎的药物而进行临床广泛使用,仍需进行更多的试验证明瑞德西韦治疗的安全性。1.2 1.2 法匹拉韦法匹拉韦 法匹拉韦是一种核苷类药物用于阻断病毒的复制达到抑制病毒的效果25,药物进入宿主细胞后能被宿主细胞酶磷酸核糖基化生成法匹拉韦 RTP(法匹拉韦呋喃核糖基-5-三磷酸肌醇),该生物活性物质能够被RNA 聚合酶错误识别并与之结合,从而抑制病毒 RNA 的复制和转录。Oestereich
14、 等26研究表明在 Ebola病毒感染的 Vero E6 细胞中 EC50=67 mol/L,在抑制 Ebola 病毒的体内试验中能够 100%保护小鼠不被Ebola 病毒所感染,该实验结果意味着要更进一步的体外试验来验证法匹拉韦抗病毒核苷酸合成的作用。Wang 等22在最近的一项体外研究发现它具有抗 SARS-CoV-2 的活性,在感染 SARS-CoV-2 的 Vero E6 细胞中 EC50=61.88 mol/L,CC50 400 mol/L,SI 6.46,从 EC50可以看出法匹拉韦抑制 SARS-CoV-2安全性优于瑞德西韦,但是在抑制 SARS-CoV-2 效果方面如何还需进一
15、步通过体内外试验验证。1.31.3 抑制非结构蛋白抑制非结构蛋白 NSP12NSP12-NSP7NSP7-NSP8NSP8 复合物的潜在化合物复合物的潜在化合物 SARS-CoV-2、SARS-CoV 均属于-冠状病毒,含有较多的非结构蛋白,位于冠状病毒基因组 5末端的 ORF1a 和 ORF1b,分别编码多聚蛋白 1a 和多聚蛋白 1b,这两种多聚蛋白随后会被 3CL 蛋白酶裂解成 16 个与病毒复制以及转录有关的非结构蛋白(NSPs)10-11,NSP12 是 RdRp 的一个重要亚基,NSP7 亚基也参与病毒的复制过程,并与 NSP12 结合构成 CoV 复制酶多聚蛋白,NSP8 则是作
16、为一种引物酶参与病毒的复制27,NSP12 只有与 NSP7 和 NSP8 三者完整结合时才能复制长链 RNA,此时 NSP12 才具有 RdRp的活性28,针对 NSP12-NSP7-NSP8 复合物结构可以发现新的能够抑制病毒复制的小分子化合物。研究人员利用高通量筛选方法对 30000 个小分子进行了筛选,确定了几种可以防止 NSP7 或 NSP8 与 NSP12 结合的小分子化合物,以便用于后续的细胞试验中评估抗 SARS-CoV-2 的活性。目前已经找到了沙奎那韦、替拉那韦、氯那法尼、替戈布韦、司美匹韦、法利布韦、千金藤素为代表的潜在预测化合物。沙奎那韦是一种 HIV 蛋白酶抑制剂也有
17、研究表明其能够抑制 RdRp29,替拉那韦同样作为一种被批准用于治疗 HIV 耐药的患者,研究人员利用分子对接技术发现沙奎那韦靠五种氢键分别为GLY-297、PHE-299、PHE-325、PHE-326、ALA-327 与 NSP12-NSP7 复合物维系,对于替拉那韦仅靠一种氢键与 NSP12-NSP7 维系,同时替拉那韦与 NSP12-NSP7 的亲和力为-7.8 kcal,有希望进行下一步体外试验验证。氯那法尼通过范德华力以及氢键 PHE-299、PHE-727、PHE 324、PHE-325、PHE-326 与 NSP12-NSP7复合物维系,与 NSP12-NSP7 的亲和力为-8
18、.4 kcal。替戈布韦是一种 HCV 中的非结构蛋白 NS5B 聚合酶抑制剂,该化合物不仅能够抑制NSP12与NSP8的结合,同时也能抑制NSP12与NSP7的结合,与NSP12-NSP7的亲和力为-8.2 kcal,与 NSP12-NSP8 亲和力为-8.4kcal,从亲和力可以看出替戈布韦与后者更易结合。司美匹韦是一种丙型肝炎病毒 NS3/4A 蛋白酶抑制剂,与 NSP12-NSP8 亲和力为-8.3 kcal。法利布韦是一种有效的口服非核苷类丙肝 NS5B 聚合酶抑制剂,可用于治疗慢性 HCV 感染,与 NSP12-NSP7 亲和力也为-8.3 kcal。千金藤素是一种植物来源的植物碱
19、,对单纯疱疹病毒型感染细胞有明显的体外抑制作用30,在分子对接模型中同样依靠氢键和范得华力与 NSP12-NSP8 结合,该天然成分同时也能与 NSP12-NSP7 相结合,但主要与前者相结合(表 1)。表表 1 1 抗抗 SARS-CoV-2 RdRp 的潜在抑制剂的潜在抑制剂 抑制剂名称 亲和力/(kcal/mol)Gcal/(kcal/mol)结合位点 沙奎那韦-7.8-23.02694.4383 NSP12-NSP7 替拉那韦-7.8-12.17043.2929 NSP12-NSP7 氯那法尼-8.4-24.44613.5461 NSP12-NSP7 替戈布韦-8.4-16.86491
20、.8442 NSP12-NSP8 司美匹韦-8.3-28.54313.4974 NSP12-NSP8 法利布韦-7.7-30.00872.6150 NSP12-NSP8 千金藤素-7.9-27.91633.1346 NSP12-NSP8 注:Gcal=HTS=Evdw+Eele+Ggb+Gnp-TS 1.4 1.4 针对新型针对新型冠状病毒冠状病毒 3CL3CL 蛋白酶抑制剂化合物蛋白酶抑制剂化合物 在病毒复制过程中,冠状病毒首先编码出 2 个多聚蛋白(PP1a、PP1b),之后会被 3CL 蛋白酶水解成为病毒复制所需要的蛋白质,在人体中并没有发现与 3CL 相似的蛋白酶,利用这一特点,研究人
21、员采用虚拟筛选技术,发现了多种能够抑制病毒复制的化合物。通过药物虚拟筛选技术发现了能够抑制冠状病毒 3CL 蛋白酶的化合物 1(图 A),该化合物的不饱和酯能够与 3CL 蛋白酶中半胱氨酸结合形成 C-S 共价键,从而抑制酶的活性 Ki 值为 0.8 mol/L31,该化合物为开发抗病毒治疗的潜在药物提供了结构基础。利用同样的技术筛选出的化合物 2(图 B)以及化合物 3(图 C)本质是一类能够可逆性结合冠状病毒 3CL 蛋白酶 S1、S1、S2结构域的非肽类抑制剂,Lu 等利用实验得到化合物 2、化合物 3 抑制冠状病毒的 IC50均50 mol/L,二者发挥抑制作用均通过与蛋白酶的不同氨基
22、酸结合形成氢键或者发生疏水反应进而抑制酶的活性,综上化合物 1 的抑制作用优于化合物 2、3的抑制作用,因为后者并未形成稳定的共价键,后者的抑制作用可逆32。Lonneke 等利用筛选技术得到均具有吡唑骨架的化合物 4(图 D)、化合物 5(图 E),以及利用吡唑骨架为基础优化设计得到的吡唑酮类化合物 6(图 F)和化合物 7(图 G),这四种化合物发挥的抑制原理也是通过与 3CL 蛋白酶结构域形成可逆性氢键,由于化合物 5 的 N-侧链并未参与氢键的形成,因此活性优于其他化合物,化合物 5 进行的体外抑制 SARS-CoV 试验得到的 IC50=2.5 mol/L,而化合物 7 的 IC50
23、=8.4 mol/L33。化合物 8(图 H)、化合物 9(图 I)属于经化学修饰后得到的靛红衍生物类,化合物 8 的羰基氧与 3CL 蛋白酶的 145 位的半胱氨酸形成氢键发挥抑制作用,Liu 等在实验中得到化合物 9 的 IC50=0.37 mol/L34-37,是目前通过药物虚拟筛选得到的抑制化合物中抑制作用最好的化合物,可作为重点研究的潜在抗冠状病毒药物。化合物 10(图 J)属于大环类抑制剂,该化合物与化合物 1 均能与 SARS-CoV 3CL 蛋白酶中半胱氨酸形成共价结合从而发挥不可逆性的抑制作用,Needle 等利用实验得出化合物 10 抑制 3CL 蛋白酶的 IC50=15.
24、5 mol/L38,抑制效果优于化合物 2 以及化合物 3。利用药物虚拟筛选技术找到能够治疗新型冠状病毒肺炎广谱抗病毒药物同样将成为研究的趋势之一。C31H45N5O7 A 6-甲氧基甲氧基-3-硝基硝基-2-(苯磺酰基)吡啶(苯磺酰基)吡啶 B 3-(4-氯苯基)氯苯基)-5-(4,5-二氢二氢-1H H-咪唑咪唑-2-基)硫代)甲基)基)硫代)甲基)-1,2,4-恶二唑恶二唑 C C32H31BrN6 D C26H17BrCl3N2 E R1=-Cl/F/NO2 R2=-COOH/OH F (Z Z)-4-(1-(4-硝基苯基)硝基苯基)-5-氧代氧代-3-苯基苯基-1H H-吡唑吡唑-4
25、(5H H)-亚烷基)甲基)苯甲酸亚烷基)甲基)苯甲酸 G R1=-I/CONH2/SO2/CO2/CO2CH3 R2=-CH3/-C10H7CH2/PhCH2 H 1-(萘(萘-2-基甲基)基甲基)-2,3-二氧吲哚啉二氧吲哚啉-5-羧酰胺羧酰胺 I R=isobutyl,n=3 X=CHO J 图 1 7 种针对新型冠状病毒 3CL 蛋白酶抑制剂的化合物结构 1.5 Carolacton1.5 Carolacton 来自清华以及杜克新加坡国立大学的研究团队通过对蝙蝠的两万多个基因进行系统全面的筛查,利用CRISPR 和 RNAi 技术确定了数十个病毒复制所依赖的关键蝙蝠基因,发现了一个共同
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2.9 新型 冠状病毒 药物 临床 研究进展
限制150内