中國團隊工作榮登《科學》封面:發現新型抗新冠病毒候選藥物

2020-12-17 中國生物技術網

《科學》雜誌封面報導了來自中國科研團隊的一項重要研究——中國科學院上海藥物研究所柳紅/許葉春/蔣華良團隊聯合上海科技大學楊海濤/饒子和團隊和中國科學院武漢病毒所張磊砢/肖庚富團隊通力合作，在抗新型冠狀病毒藥物研究中取得重要進展，發現一類結構新穎、高效、安全的抗SARS-CoV-2病毒候選藥物。

圖片來源：Illustration: C. Bickel/Science; Data: PDB ID 6M0K (SARS-CoV-2 main protease)

本研究最初於3月28日發表在生物預印本網站bioRxiv上，並於4月22日在《科學》在線發表。今日榮登《科學》封面，也證明這一工作的重要性。在這篇文章中，我們來重溫本研究的關鍵信息

以下轉載自"中國科學院上海藥物研究所"

SCIENCE | 柳紅/楊海濤/許葉春/張磊砢合作團隊基於結構的藥物設計策略開發出新型抗SARS-CoV-2病毒候選藥物

近日，中國科學院上海藥物研究所柳紅/許葉春/蔣華良團隊聯合上海科技大學楊海濤/饒子和團隊和中國科學院武漢病毒所張磊砢/肖庚富團隊通力合作，在抗新型冠狀病毒藥物研究中取得重要進展，發現一類結構新穎、高效、安全的抗SARS-CoV-2病毒候選藥物。該研究成果於3月28日發表在生物預印本網站bioRxiv上，並於4月22日在Science上在線發表。

截止目前，由新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)感染引起的肺炎(COVID-19)全球確診病例高達250萬，感染死亡人數已增至17萬，已發展為全球性的大流行病，且目前尚無特效的抗病毒藥物和疫苗用於COVID-19的治療。

SARS-CoV-2屬於單正鏈的RNA病毒，和SARS-CoV以及MERS-CoV具有較高的同源性。該病毒感染進入宿主細胞後，在宿主細胞的幫助下，其遺傳物質RNA首先翻譯表達出兩條多聚蛋白前體（pp1a和pp1ab），多聚蛋白前體在3CL蛋白酶和木瓜樣蛋白酶的作用下發生分子內的切割產生多個非結構蛋白，由於3CL蛋白酶至少負責11個位點的切割，故又稱之為主蛋白酶（main protease，Mpro）。多聚蛋白前體產生的非結構蛋白參與了病毒亞基因RNA和四個結構蛋白（E蛋白、M蛋白、S蛋白和N蛋白）的產生，進而完成子代病毒的繁衍與釋放。由於主蛋白酶在病毒的生命周期中起到了至關重要的作用，且人體內沒有同源蛋白，故主蛋白酶是一個抗病毒藥物研發的理想靶點。

藥明康德內容團隊製圖

柳紅/蔣華良團隊多年來從事抗病毒藥物研發並積累了豐富的經驗。基於冠狀病毒主蛋白酶三維結構，該團隊設計併合成了兩個擬肽類化合物11a和11b。這兩個化合物在體外展示出對SARS-CoV-2 Mpro極佳的抑制活性 (11a: IC50 = 0.053 ± 0.005 μM，11b: IC50 = 0.040 ± 0.002 μM)，同時抗病毒活性測試結果表明，化合物11a和11b都具有較好的抗病毒效果，EC50分別為0.53 μM和0.72 μM。更為重要的是這兩個化合物均展示出良好的體內藥代動力學性質和安全性，有開發成為抗SARS-CoV-2新藥的潛力。

▲圖1 SARS-CoV-2主蛋白酶抑制劑的設計策略及化合物11a和11b的化學結構（圖片來源：參考資料[1]）

化合物11a和11b與SARS-CoV-2主蛋白酶複合物的三維結構顯示這兩個化合物均佔據底物結合口袋，其中化合物的醛基和蛋白酶催化位點145位半胱氨酸殘基形成共價鍵，牢牢地將其鎖住。高分辨的複合物結構信息不僅展示了化合物11a和11b與主蛋白酶精確的互作模式，還揭示了化合物抑制病毒蛋白酶的分子機制。

▲圖2 化合物11a和11b與SARS-CoV-2主蛋白酶晶體複合物及結合模型（圖片來源：參考資料[1]）

中科院上海藥物研究所柳紅研究員、上海科技大學楊海濤教授、中科院武漢病毒所張磊砢副研究員和中科院上海藥物研究所許葉春研究員為本文的共同通訊作者。其中，柳紅/許葉春/蔣華良團隊完成化合物的設計、合成和酶水平抑制活性評價， 張磊砢/肖庚富團隊完成細胞水平抗病毒的活性評估，楊海濤/饒子和團隊完成化合物與靶蛋白複合物晶體結構的解析工作。該研究還得到國家成都新藥安全性評價中心的大力支持。

中科院上海藥物所與中國藥科大學聯合培養博士生戴文豪、上海科技大學免疫化學研究所副研究員張兵博士、武漢病毒所碩士研究生薑夏銘和中科院上海藥物所博士生蘇海霞為本文的共同第一作者。

該項研究得到了國家科學技術部、國家自然科學基金委員會、中國工程院-馬雲基金會、上海科學技術委員會、廣西壯族自治區科技廳以及前沿生物藥業(南京)股份有限公司的資助。

全文連結：

https://science.sciencemag.org/content/early/2020/04/21/science.abb4489

參考資料：

[1] Wenhao Dai et al., (2020), Structure-based design of antiviral drug candidates targeting the SARS-CoV-2 main protease, Science, DOI: 10.1126/science.abb4489

[2]

SCIENCE | 柳紅/楊海濤/許葉春/張磊砢合作團隊基於結構的藥物設計策略開發出新型抗SARS-CoV-2病毒候選藥物, Retrieved April 22, 2020, from http://www.simm.ac.cn/xwzx/kydt/202004/t20200422_5560121.html

來源：學術經緯

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