2015年，全球爆發寨卡病毒（Zika）感染，導致數百名嬰兒出生時大腦畸形。
寨卡病毒是一種屬於黃病毒屬的蟲媒傳播病毒，主要通過埃及伊蚊傳播。早在1947年，就已經從一隻來自非洲烏幹達的寨卡森林中的有發熱症狀的恆河猴體內被首次分離得到，因此得名「寨卡」。此後70多年時間裡，由於寨卡病毒引起的症狀輕微，且消退較快，極少有寨卡病毒相關的研究。
然而，在2015-2016年，寨卡病毒突然在巴西、美國、東南亞地區爆發，很快擴散至全球61個國家和地區，並與胎兒流產，新生兒小頭畸形、格蘭-巴雷症候群等病例的快速增加密切相關。
2016年初，世界衛生組織將寨卡病毒列為全球公共衛生緊急事件。這大大推動了寨卡病毒相關研究，但是到目前為止，仍然沒有有效的治療方法或疫苗來對抗寨卡病毒。
近日，美國國立衛生研究院等團隊在PNAS雜誌上發表了題為：Therapeutic candidates for the Zika virus identified by a high-throughput screen for Zika protease inhibitors的研究論文。
研究團隊使用各種先進的藥物篩選技術，測試了1萬多種化合物，以尋求治癒寨卡感染的方法。令他們驚訝的是，他們發現廣泛使用的抗生素美他環素（methacycline）在預防小鼠大腦感染和減少與寨卡病毒相關的神經問題方面是有效的。此外，他們發現最初設計用於對抗老年痴呆症和炎症的藥物也可能有助於對抗感染。
在這項研究中，研究人員尋找通過阻斷一種名為NS2B-NS3的寨卡病毒蛋白酶的活性來阻止病毒複製的藥物，並對小分子抑制劑進行生化篩選。
寨卡病毒就像一個蛋白質膠囊，攜帶長串RNA編碼指令，用於製造更多的病毒蛋白質。在感染過程中，病毒將RNA注入細胞中，產生這些蛋白質，這些蛋白質並排串在一起，就像塑料飛機模型組件中的部件一樣。然後，NS2B-NS3蛋白酶會切斷每一個蛋白質，所有這些蛋白質對於組裝新的病毒顆粒都是至關重要的。
為了尋找候選藥物，研究團隊創建了一種檢測方法，以評估藥物在含有數百個微小試管的培養皿中阻斷NS2B-NS3寨卡病毒蛋白酶活性的能力。每個試驗都是針對不同的篩選或篩選技術而量身定做的。然後，他們使用這些分析方法同時測試存儲在三個獨立庫中的數千個候選庫。
研究團隊採用定量結構活性關係模型虛擬篩選了13.8萬個化合物，增加了活性化合物的鑑定，減少了篩選時間和資源。候選抑制劑在幾種病毒感染試驗中被驗證有效。具有良好臨床表現的小分子，特別是五脂氧合酶激活蛋白抑制劑MK-591，可以抑制寨卡病毒蛋白酶和神經幹細胞的感染。四環素類抗生素比蛋白酶更能有效地抑制寨卡病毒感染，這表明它們可能具有多種作用機制。
一項對2000種化合物的初步篩選表明，常用的四環素類抗生素藥物，如美他環素，可能對阻斷蛋白酶有效。美他環素為半合成四環素，具廣譜抗菌活性。抗菌機制與四環素相同，抗菌作用強於四環素。具有高效和長效性質。
與此同時，對1萬多種化合物的大規模篩查幫助確定了一種正在研究的抗炎藥物MK-591和一種失敗的抗阿爾茨海默病藥物JNJ-404作為潛在候選藥物。一個包含超過13萬種化合物的虛擬篩選也被用來幫助確定候選化合物。為此，研究人員將其他篩選結果輸入計算機，然後使用基於人工智慧的程序來了解是什麼使得一種化合物能夠很好地阻止NS2B-NS3寨卡病毒蛋白酶的活性。
寨卡病毒感染會對一部分患者造成嚴重後果。如果在懷孕期間發生感染，可能會出現先天性異常。此外，格林巴利症候群、腦炎和脊髓炎的發病與寨卡病毒感染有關。已經鑑定了一些具有良好臨床特徵的小分子，包括作為寨卡病毒感染抑制劑的五脂氧合酶激活蛋白抑制劑MK-591，和作為寨卡病毒感染抑制劑的四環素類抗生素美他環素，後者在寨卡病毒小鼠模型中可減少神經缺陷。這些化合物有可能用於預防或治療寨卡病毒感染的神經併發症。
寨卡病毒會優先感染大腦中的幹細胞。科學家懷疑這就是為什麼感染對新生兒造成的傷害比對成年人更大的原因。在培養皿中培養神經幹細胞的實驗表明，本研究中鑑定的所有三種藥物都可能抵消這些問題。用美他環素、MK-591或JNJ-404處理細胞可以減少寨卡病毒感染。
由於四環素是美國食品藥物管理局（FDA）批准的藥物，已知會通過孕婦的胎盤，研究人員將重點放在了美他環素上，發現它可能會減少由寨卡病毒引起的一些神經發育問題。例如，茲卡病毒感染的新生小鼠，接受美他環素治療後，比接受安慰劑治療的小鼠平衡性更好，更容易翻身。腦部檢查表明，這是因為抗生素減少了感染和神經損傷。然而，抗生素並不能完全抵消寨卡病毒造成的危害。感染病毒的小鼠的體重比對照組小鼠的體重要低，但這與是否使用美他環素無關。
這些結果表明，以四環素為基礎的抗生素可能至少在預防寨卡病毒感染相關的神經問題上有效，鑑於它們被廣泛使用，有望儘快在臨床試驗中測試它們的潛力。
論文連結：www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2005463117
來源：生物世界