冠状病毒感染中的关键蛋白和它们的功能
RdRp是负责病毒RNA合成的RNA聚合酶,它能够被已有的抗病毒药物和候选药物阻断,其中包括瑞德西韦。
病毒S蛋白和宿主ACE2受体的相互作用,引发细胞通过内吞将病毒吞入细胞内。广谱抗病毒药物阿比多尔旨在防治病毒进入宿主细胞,在治疗流感方面已经产生了疗效。
宿主产生的TMPRSS2蛋白酶在对S蛋白的蛋白水解处理过程中起到重要作用,它能够促进S蛋白与ACE2受体结合。在体外试验中,已经在临床试验中得到验证的TMPRSS2抑制剂甲磺酸卡莫司他能够阻断新冠病毒进入人类细胞。
ACE2除了作为新冠病毒入侵的受体以外,还对调节血压和体内液体和电解质平衡具有重要作用。ACE2催化血管紧张素II(angiotensin II)降解为血管紧张素(angiotensin)。血管紧张素II通过与AT1受体结合,起到收缩血管的作用,而血管紧张素通过与AT2受体结合,起到舒张血管的作用。血管紧张素II和血管紧张素之间的平衡至关重要。靶向这些靶点的候选药物(例如L-163491:部分AT1受体结合剂和部分AT2受体激动剂)可能缓解新冠病毒导致的肺部损伤。
与关键靶点蛋白相关的专利和候选药物
通过对美国化学会的专利数据库和化合物数据库的搜索,研究人员发现多项与上述关键性蛋白相关的专利和治疗性化合物。其中,3CLpro和RdRp两个靶点吸引了更多研发人员的关注,靶向它们的潜在化合物也更多。这可能是因为SARS冠状病毒也包含3CLpro和RdRp。
治疗COVID-19的“老药新用”
鉴于“老药新用”已经在多篇文章中进行过介绍,本文不再赘述。
研发管线中靶向关键蛋白靶点的小分子化合物
发现其它小分子化合物的策略
基于上述化合物,研究人员对CAS化合物注册库进行筛选,他们发现了与上述化合物具有60%结构相似性,并且符合里宾斯基五规则(Lipinski’s rule of 5)的小分子化合物。下面的表格列举了其中部分同时标注了特定药理学活性或者治疗用途的化合物。
治疗冠状病毒相关疾病的生物制品
99项抗体专利中描述了治疗/诊断SARS和MERS的抗体信息。其中23项为SARS特异性抗体,17项为MERS特异性抗体,21项为诊断用抗体。下面的表格列举了在研SARS病毒治疗性抗体的靶点分析。结果表明超过90%的抗体靶向病毒的S蛋白(包括受体结合域)。这些数据显示,S蛋白是开发新冠病毒抗体的一个潜在靶点。
▲治疗SARS的潜在抗体疗法分析(图片来源:参考资料[1])
另外有38项专利涉及其它抗病毒抗体,它们可能在治疗SARS或MERS时产生作用。这包括靶向IL-6/IL-6R,TLR3, CD16, ITAM, DC-SIGN, ICAM-3,IP-10/CXCL10, MCP·1等细胞因子和趋化因子的抗体。细胞因子风暴被认为和COVID-19患者的疾病严重程度相关。收入重症监护室(ICU)的患者通常促炎症细胞因子水平升高。靶向这些因子的抗体可能降低患者的炎症反应。
RNA干扰(RNAi)是一种天然的生物过程,小段RNA序列通过域mRNA上的特定序列互补结合,能够抑制基因的表达或转译。自从RNAi现象在上世纪90年代被发现以来,它成为一种静默/抑制与病毒毒性和病理发生相关基因的常见手段。CAS数据库中有35项专利涉及使用RNAi治疗SARS感染。其中28项专利使用siRNA,3项使用反义寡核苷酸(ASO)。siRNA的优势在于可以靶向与病毒相关的多种基因,已有专利中开发的siRNA靶向的病毒基因包括S,M,N,E基因以及编码RNA聚合酶的基因等。
结语
作者表示,COVID-19疫情的爆发再次证明,RNA病毒通过变异和遗传重组,以及跨物种传播,能够对世界人民的健康产生严重威胁。即使经历过SARS和MERS的爆发,世界仍然缺乏控制目前COVID-19疫情爆发的有效手段。