SARS-CoV-2：关键靶点、趋势和发现的最新情况
自 SARS-CoV-2 出现以来，研究人员不断寻求各种方式来阻止病毒扩散，为此付出了前所未有的努力。我们对该病毒 (SARS-CoV-2) 及其相关疾病（新型冠状病毒肺炎）的了解取得了巨大进展。从这些进展中可以看出，我们必须更加重视传染病研究，进一步开发该领域的可用资源。
本博客总结了已发表文献和相关论坛中的近期研究动态，重点介绍 SARS-CoV-2 研究的重要已知靶点和新靶点。有关 SARS-CoV-2 和冠状病毒的介绍，请参阅我们之前关于该主题的博客文章。
SARS-CoV-2 病毒复制
SARS-CoV-2 依靠病毒复制机制来增殖和转录 30kb 的正向 RNA 基因组。这一过程由复制-转录复合体 (RTC) 来进行，而复制-转录复合体由非结构蛋白 (NSP)7-16 组成。复合体中的每个 NSP 在病毒复制的过程中都具有一定的功能，因此可能构成抑制病毒复制的潜在靶点。RTC 中最为人所熟知的 NSP 是 NSP12，又名 RNA 依赖性 RNA 聚合酶 (RdRp)。该靶点备受关注，因为它在多种 RNA 病毒中被视为 RTC 的主要动力源。目前已研发出了一系列抑制病毒 RdRp 的核苷类药物，包括法维拉韦 (favipiravir)（目录编号 7225）、galidesivir、EIDD-2801（EIDD 1931 的前药，目录编号 7231）和瑞德西韦 (remdesivir)（目录编号 7226）。此类化合物模拟 RdRp 的自然底物，与病毒 RNA 结合，导致病毒 RNA 链的致死突变或 RNA 链终止。瑞德西韦是首款获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准用于治疗新冠肺炎的抗病毒药物。
RTC 的其他组分也是 SARS-CoV-2 抗病毒药物的潜在靶点。NSP14 是一种病毒核酸外切酶（校正酶），用于保证病毒基因组的低错误率和高复制保真性。该靶点尤其重要，因为要使核苷类似物与病毒基因组有效结合，就需要躲避该靶点的这种校正机制。RTC 的另一个重要组分是 NSP13，即病毒解旋酶。目前已通过冷冻电镜 (cryo-EM) 技术描述了这种蛋白与 RdRp 结合的复合物结构，这将有助于为研发新的抗病毒药物提供指导。
SARS-CoV-2 病毒蛋白酶
病毒蛋白酶抑制剂已成为针对多种不同病毒的重要治疗靶点。沙奎那韦 (saquinavir)（目录编号 4418）首次证明了这一点，该药物于 1995 年获批用于治疗 HIV。最近，基于结构的设计已被用于研发冠状病毒蛋白酶的抑制剂，如 Mpro N3（目录编号 7230）和 Mpro 13b（目录编号 7228）。
图 1：SARS-CoV-2 3CL 蛋白酶与抑制剂 Mpro 13b（目录编号 7228）复合物。改编自 Zhang et aI (2020) Science 368 409。PDB ID: 6Y2F.
SARS-CoV-2 基因组编码两种重要的蛋白酶，即由 NSP5 编码的 3CL 蛋白酶（也称为 Mpro）和 NSP3 编码的木瓜样蛋白酶 (PLpro)。在这两种酶的作用下，多聚蛋白 pp1a 和 pp1ab 发生裂解，产生具有各种功能的蛋白。目前仅有一项针对 SARS-CoV-2 病毒蛋白酶的活性临床试验，该试验使用的是一种 Mpro 抑制剂 PF-007304814，该抑制剂是最初在 2002/2003 年 SARS-CoV 疫情爆发期间开发的一种化合物的前体药物。
除了参与裂解多聚蛋白，PLpro 还具有 deISGylase 和去泛素化酶活性。这使病毒蛋白酶能够从 IRF3 中切割 ISG15（一种类泛素修饰蛋白），以此来抑制 I 型干扰素反应；否则，该信号将激活细胞内的免疫应答。由于 PLpro 在病毒生命周期内具有多种作用，PLpro 可能会是 SAR-CoV-2 的致命弱点。有若干种强效抑制剂已在体外证明对 PLpro 有效，包括 GRL 0617（目录编号 7280）和 PLpro 抑制剂 6（目录编号 7357）。
为了促进研究人员对 SARS-CoV-2 蛋白酶的研究，这些蛋白的重组版本现在可通过我们的姐妹品牌 R&D Systems 进行购买。
病毒入侵细胞
SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 刺突 (S) 蛋白结合的主要宿主细胞受体是血管紧张素转换酶 2 (ACE2) 受体。
对于一些冠状病毒而言，Ⅱ 型跨膜丝氨酸蛋白酶 (TMPRSS2) 在处理 S 蛋白的 S2 结构域中起着重要作用，是进入宿主细胞所必需的。Camostat（目录编号 3193）是一种在日本获批用于治疗慢性胰腺炎和术后胃食管返流的口服活性丝氨酸蛋白酶抑制剂，已在体外和动物研究中证实可抑制病毒复制。若干项临床试验已开启，旨在确定 Camostat 是否可以用作针对 SARS-CoV-2 的抗病毒药物。
了解病毒入侵机制之间的差异有助于发现针对 SARS-CoV-2 的新靶点。SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 的 S 蛋白之间的一个关键区别在于，SARS-CoV-2 的 S1-S2 边界存在一个弗林酶切位点。这被认为是感染机制增强的一个重要因素。最近有证据显示，弗林酶切序列符合“C-端规则”(CendR)，这使得切割后的 S 蛋白能够与宿主细胞膜受体神经纤毛蛋白-1 (NRP1) 结合。EG 00229（目录编号 6986）是一种小分子拮抗剂，已在体外证明可抑制 NRP1-S 蛋白结合并降低感染性。
新靶点
针对病毒生命周期的若干项令人兴奋的技术也已应用于 SARS-CoV-2 研究。在美国斯克里普斯研究所 (Scripps Research Institute)，Matthew Disney 教授的团队已将他们用于实现靶向 RNA 降解的核糖核酸酶靶向嵌合体 (RIBOTAC) 技术转而用于 SARS-CoV-2 基因组研究。该团队使用一种小分子结合移码因子内的衰减子发夹结构（RNA 的内部环），最终募集一种细胞核酸酶，可降解病毒 RNA。
在 SARS-CoV-2 研究和疗法中，另一种具有潜力的新模式是从头设计蛋白质。David Baker 教授的团队使用计算机模拟设计软件生成了与 S 蛋白的受体结合域 (RBD) 紧密结合的小蛋白，可防止其与 ACE2 受体结合。他们现在正朝着临床试验的方向前进，并计划将蛋白质用于鼻腔喷雾剂中，以预防病毒感染。
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参考文献
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