清華藥學院饒燏課題組報道新型廣譜抗病毒化合物的發現及其靶點確證工作

近日，清華大學藥學院饒燏課題組與清華大學醫學院婁智勇課題組合作在藥物化學權威雜誌《Journal of Medicinal Chemistry》在線發表題為「Discovery, Optimization and Target Identification of Novel Potent Broad-Spectrum Antiviral Inhibitors」的研究工作，報道新型廣譜抗病毒化合物的發現及其靶點確證工作。

病毒感染嚴重威脅全球健康，例如登革病毒（DENV）和寨卡病毒(ZIKV)分別在全世界和巴西造成約3.9億人和400萬人的感染。對於很多病毒目前並無有效的疫苗或藥物，新型抗病毒藥物的研究就顯得很有必要。根據作用機理的不同，抗病毒藥物大體可以分為病毒靶向的藥物和宿主靶向的藥物。病毒靶向的藥物通常具有很好的特異性，但容易產生耐葯突變；而宿主靶向藥物的魅力在於其通常具有廣譜的抗病毒活性、不易產生耐葯，這尤其對大規模的病毒爆發,如歷史上的非典、流感、埃博拉以及近期的寨卡具有重要意義。因為廣譜的抗病毒藥物可以被立即應用到臨床，而不必耗費時間去發展特定的治療方法；另一方面，廣譜抗病毒藥物對感染群體較少的病毒感染具有重要價值，因為這對製藥企業沒有足夠的利潤吸引力，不會耗巨資去開發該類藥物。雖然作用於宿主的廣譜抗病毒藥物受到很大期待，但到目前為止被批准的該類型小分子藥物僅有利巴韋林。

圖1 基於表型的抗病毒化合物篩選與優化

基於目前的這種抗病毒現狀，饒燏課題組與婁智勇課題組合作，利用之前在發展抗瘧疾NDH2抑製劑過程中構建的一類2-位二芳基取代的喹諾酮類化合物作為基於表型的篩選對象（J. Med. Chem. 2017, 60 (5), 1994-2005），在第一輪篩選中僅從不到200個化合物中就確認得到了5個苗頭化合物，然後經過一系列的構效關係研究和優化得到一個活性最強的分子RYL-634（圖1）。這也是喹諾酮類化合物在藥物發現中作為一種優勢結構的體現。進一步的研究發現，RYL-634對包括丙肝病毒（HCV）、DENV、ZIKV、基孔肯亞病毒（CHIKV）、腸道病毒EV71、人免疫缺陷病毒（HIV）、呼吸道合胞病毒（RSV）、中東呼吸綜合症冠狀病毒（MERS-CoV）、發熱伴血小板減少綜合征病毒(SFTSV)、流感病毒等對人致病病毒具有很強或較明顯的抑制效果，對宿主細胞的毒性也在可接受範圍內（表1）。RYL-634還與目前批准的抗病毒藥物聯用具有協同效應。經過耐葯壓力篩選，未發現對RYL-634耐葯的病毒株產生。以上結果顯示了基於RYL-634發展新型抗病毒治療方法具有很大的潛力。

表1 RYL-634的廣譜抗病毒活性

接下來，研究人員對RYL-634的作用機制進行了探尋。由於人類和病毒中不含有該類分子先前的作用靶點瘧原蟲的NDH2或其同源蛋白，該類化合物也從未被報道過有抗病毒活性，研究人員採用Activity-Based Protein Profiling (ABPP)的方法在之前總結的構效關係基礎上設計合成了光交聯探針進行靶點「垂釣」（圖2），並通過生物信息學的分析發現RYL-634作用於多種生物學通路，具有多種可能潛在的靶點，可能性最大的是作用於宿主的胞內分子代謝相關通路，並利用反相對接的方法進一步縮小了潛在靶點的範圍。

圖2 利用ABPP和反相對接搜尋靶點

最終，研究人員通過一系列生化實驗、Drug Affinity Responsive Target Stability （DARTS）等方法確定了人的DHODH是RYL-634的一個抗病毒靶點（圖3）。DHODH還是抗癌、免疫調節、抗瘧疾等方向的靶點，RYL-634作為一類新的DHODH抑製劑，有希望被應用的以上領域。特別是對於抗瘧疾，由於該類化合物最初被用作瘧原蟲的NDH2抑製劑，而人源DHODH與瘧原蟲的DHODH又具有一定同源性，在未來有極大可能性基於該類化合物發展出針對瘧原蟲NDH2和DHODH的雙重抑製劑，以克服目前瘧疾的耐葯問題。除了DHODH，研究人員並不排除RYL-634可能通過其它途徑發揮抗病毒作用，對於其作用機制的進一步研究和類藥性質的優化還在進行中。

圖3 RYL-634與DHODH的相互作用

來源：清華大學藥學院

編輯：ipsvirus

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