针对新冠病毒突变 靶向TMPRSS2新型鼻腔给药抗病毒药物大有希望

• 2022-03-29 10:27:51 来源：医药魔方

文章来源：医药魔方Pro

作者：白露

近期全国多地散发疫情，香港、吉林、上海等地状况尤为严重，牵动人心。虽然广泛的疫苗接种正在进行中，但病毒变异株（VOC）的不断出现导致疫苗效果下降 。宿主导向治疗和预防药物的开发可以限制这种耐药性，并针对病毒变异株提供紧急防护。

目前，多种抗病毒药物已被批准用于临床治疗SARS-CoV-2引起的COVID-19。例如，Remdesivir是一种静脉注射给药的直接抗病毒药（DAA），靶向促进病毒RNA合成的病毒RNA依赖性RNA聚合酶。其他DAA，如Paxlovir和Molnupiravir被开发为口服药。Paxlovir针对冠状病毒的主要蛋白酶（3CLpro，也称为Mpro），而Molnupiravir是一种抑制病毒复制的核糖核苷类似物。

此外，宿主导向抗病毒药（HAD，也称为间接作用抗病毒药物）正在研究中，可作为DAA的补充。与病毒基因不同，宿主基因具有较低的突变倾向，因此HAD对新出现的SARS-CoV-2变异株耐药可能性降低。阻止病毒进入人体细胞的有吸引力的药理学靶点包括II型跨膜丝氨酸蛋白酶（TTSP），例如TMPRSS2，其在病毒生命周期中的重要作用是切割病毒spike蛋白以暴露融合肽，用于进入细胞。像用于治疗胰腺炎的TMPRSS2抑制剂卡莫司他，已被重新定位为治疗COVID-19的临床候选药物。

3月28日，来自不列颠哥伦比亚大学等机构的研究人员在Nature上发表文章，报道他们鉴定出了一种有效的人类TMPRSS2小分子蛋白酶抑制剂，以及第一种在小鼠体内有效对抗Delta B.1.617.2 变异株的HAD——N-0385，可能为刚出现的SARS-CoV-2变异株提供一种新的有效的早期治疗选择。

在先前的研究中，我们已了解到冠状病毒SARS-CoV-2表面布满凸起的Spike 蛋白。病毒想要入侵人体细胞，必须借助Spike蛋白抓住细胞膜表面的ACE2蛋白，并与之结合，才能进入人体细胞。如果把细胞比作一个房间，那么ACE2蛋白就像房间“门把手”。一旦Spike蛋白抓住了ACE2这个门把手，SARS-CoV-2就立即启动与细胞膜的融合过程，准备“破门而入”。

SARS-CoV-2与细胞膜的融合过程（来源：Nature）

入侵过程的另一个关键分子是跨膜丝氨酸蛋白酶（TMPRSS2）。TMPRSS2可以在Spike蛋白的S2亚基上切出一个小口，暴露一系列疏水氨基酸。这些氨基酸迅速隐藏到最近的宿主细胞的细胞膜里。接着，Spike蛋白像拉链一样把自己折叠起来，迫使病毒和细胞膜融合。如果把ACE2比作“门把手”，那TMPRSS2可谓是名副其实的“润滑油”。在TMPRSS2和ACE2这两个“叛徒”的帮助下，SARS-CoV-2就顺利入侵人体细胞了。

在这项研究中，作者们先是在之前设计的第一代被证明对宿主TTSP有活性的拟肽化合物基础上，开发了一个小的拟肽化合物库，筛选并鉴定出了最佳拟肽化合物N-0385。测试拟肽对人TMPRSS2的抑制活性最初实验显示（下图B），与未经处理的表达TMPRSS2的细胞相比，接受卡莫司他（Cm）的细胞可减少56%的底物蛋白水解，而N-0385的效力高达83%。

在体外和细胞内确定了N-0385的功效后，研究人员进一步地测试该候选药物通过鼻腔给药在SARS-CoV-2疾病小鼠模型体内的疗效。

鼻腔给药在预防和治疗SARS-CoV-2和其他病毒性疾病方面有几个优点，包括易于自我给药。鼻腔给药还可最大限度地增加气道和肺部暴露，同时限制全身暴露。

研究显示，鼻腔给药N-0385显著降低了模型小鼠的发病率和死亡率。作者们首先研究了为期8天的N-0385治疗方案的生存获益，该方案保护了70%的小鼠免受SARS-CoV-2诱导的死亡。疗效确定后，他们又研究了缩短的早期治疗方案，并观察到这些小鼠100%的存活率（下图B）。在研究终点进行比较时，生理盐水对照组小鼠平均体重减轻14%，而N-0385治疗组小鼠体重增加2%（下图C-E）。这些数据突出了N-0385的强大抗病毒功效。

在早期4天治疗方案后，N-0385可降低SARS-CoV-2疾病小鼠模型的病毒负荷、体重减轻并完全防止死亡。（来源：Nature）

除了降低死亡率、发病率外，病毒载量分析（空斑试验和IHC分析）表明，在N-0385治疗的小鼠感染后3天的肺中，SARS-CoV-2分别减少97%和98%（上图F, G）。虽然需要进一步研究来了解N-0385给药的理想时间点，但研究人员证明N-0385也可能有助于治疗SARS-CoV-2变异株。在B.1.617.2感染时或感染后12小时进行单剂给药，可显著防止COVID-19相关体重下降，并在感染后3天时显著降低病毒负荷。

总的来说，这项研究开发并鉴定了一种新型的TMPRSS2样蛋白酶高效抑制剂N-0385，可阻断SARS-CoV-2变异株（B.1.1.7、P.1、B.1.351和B.1.617.2），广泛保护小鼠免受感染和死亡，为SARS-CoV-2和B.1.617.2 Delta 变异株提供了一种新的有效的早期治疗选择。此外，N-0385类似物可能在对抗其他广泛传播的，利用TMPRSS2相关蛋白酶进入宿主细胞的病毒方面有更广泛的应用。

值得注意的是，TTSP抑制剂应在接触SARS-CoV-2后尽快使用，以获得最大效果，并且在与复制抑制剂（如Remdesivir、Paxlovid、Molnupiravir）进行多药联合使用时，可能会发挥协同作用，以降低抗病毒耐药突变的风险。

参考资料：

1# Tirosh Shapira et al. A TMPRSS2 inhibitor acts as a pan-SARS-CoV-2 prophylactic and therapeutic. Nature. 2022

2# Nature长文揭秘：新冠Delta毒株为何如此凶险？（来源：医药魔方Pro）

标签： 研究人员 早期治疗 宿主细胞

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