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SARS-CoV-2在今年引發(fā)了具有空前傳播能力的肺炎，該病毒的傳播不僅依賴于發(fā)達(dá)的交通手段，更取決于本身的高傳染能力。冠狀病毒家族引起的疾病在近十年已多次爆發(fā)，為了應(yīng)對疫情周期性、反復(fù)性發(fā)生，除政府的有效管控之外，科學(xué)團(tuán)體在新藥開發(fā)、病毒基因測序及三維結(jié)構(gòu)確證中的努力也十分重要。近日，荷蘭格羅寧根大學(xué)藥學(xué)系的Alexander D?mling教授在Chem上發(fā)表前瞻性文章，總結(jié)了SARS-CoV-2目前潛在的靶點、相應(yīng)藥物及作用機(jī)制，以及科學(xué)團(tuán)體應(yīng)努力的方向（10.1016/ j.chempr.2020.04.023）。本文以此論文為軸，同時添加了一些最新的臨床試驗結(jié)果，旨在對SARS-CoV-2病毒藥物化學(xué)領(lǐng)域現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行總結(jié)。

D?mling教授首先指出SARS-CoV-2為我們帶來的三點啟示，這其中挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存：首先，新冠肺炎在短短半年間改變了全世界，除導(dǎo)致數(shù)以萬計的死亡病例外，更對全球經(jīng)濟(jì)造成了空前打擊，而這種打擊對未來的影響目前依然未知。其次，針對疫情，短期和長期的解決方案需要兼顧，我們需要發(fā)展有效的藥物用于迅速治療重癥病例，同時需要發(fā)展多種預(yù)防性措施以應(yīng)對未來可能的疫情爆發(fā)。最后，由于新藥開發(fā)周期長，針對目前需要治療的大量病例，既有藥物的再利用是唯一有效的手段。D?mling教授針對最后一點，對目前研究較深入的SARS-CoV-2潛在靶點進(jìn)行了梳理，并對針對這些靶點的藥物進(jìn)行了總結(jié)。

冠狀病毒得名于其顯微鏡下類似日晷的形狀，是一種單鏈包膜正RNA病毒，具有較大的基因組。較非典病毒及中東呼吸綜合征病毒而言，SARS-CoV-2致病性較低，致死率小于3%，而非典的致死率則為30%（Table 1）。然而，SARS-CoV-2具有極高的傳播率（transmission rate, TM），平均每個感染者會傳染2.5-3人，而我們通常認(rèn)為具有較高傳染能力的感冒的TM值則小于1.4。

(圖片來源：Chem.)

SARS-CoV-2患者的病理學(xué)特征表現(xiàn)寬泛，從無癥狀、輕癥、重癥直到死亡均可發(fā)生。目前對COVID-19的治療策略包括疫苗、單抗、寡核苷酸療法、多肽藥物、干擾素療法、小分子藥物以及傳統(tǒng)中藥。SARS-CoV-2具有與SARS-CoV和MERS-CoV類似的結(jié)構(gòu)，因此針對已知靶點，采用"老藥新用"的策略將是解決短期問題的最佳途徑。盡管冠狀病毒基因組較大，但其僅編碼寥寥數(shù)個蛋白（Fig. 1），包括結(jié)構(gòu)蛋白刺突蛋白(S)，核衣殼蛋白(N)，膜蛋白(M)以及包膜蛋白(E)，這些蛋白用于組成完整的病毒單元；此外，這些基因組還編碼17個非結(jié)構(gòu)蛋白（ns1-ns17），如3-胰凝乳樣蛋白酶(3CLpro)，木瓜樣蛋白酶(PLpro)，解旋酶，RNA依賴性RNA聚合酶(RdRp)，由于冷凍電鏡技術(shù)的發(fā)展，這些蛋白的晶體或共晶已經(jīng)較為明確，為相應(yīng)藥物發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

(圖片來源：Chem.)

3CLpro：3CLpro以及PLpro通過協(xié)同方式參與病毒多種蛋白的后加工，與病毒生命周期息息相關(guān)，因此是多種藥物的重要靶標(biāo)。由于SARS-CoV-2與SARS-CoV中的3CLpro具有96%的相似度，因此SARS-CoV-2中3CLpro的同源模型很快得以構(gòu)建，同時，該蛋白與擬肽丙烯酸酯1的共晶結(jié)構(gòu)也已被確定（Fig. 2, Nature, 2020, 10.1038/s41586-020-2223-y）。

(圖片來源：Chem.)

考慮到SARS-CoV-2與SARS-Cov中3CLpro的同源性，多種商業(yè)化的SARS-CoV 3CLpro抑制劑被認(rèn)為同樣具有抑制SARS-CoV-2的作用。自然界中，多數(shù)抑制劑通過共價作用與半胱氨酸殘基鍵合發(fā)揮作用（Scheme 1）。這些藥物分子通常較大且含有酰胺鍵以模仿酶中的肽片段，這些藥物分子中普遍含有一些親電基團(tuán)，如α-鹵代羰基、磺酰氯、醛基等。但同樣有一些藥物通過非共價方式與3CLpro發(fā)生相互作用，通過高通量篩選發(fā)現(xiàn)， 1,3,5-三芳基吡唑烷酮5及硝基苯胺6具有抑制SARS-CoV 3CLpro的作用，其通過非共價方式發(fā)揮藥物療效。

(圖片來源：Chem.)

通過經(jīng)典的Ugi四組分偶聯(lián)反應(yīng)可以快速得到一系列α-氨基乙酰胺類化合物以滿足抗病毒藥物構(gòu)效關(guān)系研究。該類化合物具有獨(dú)特的功能（Fig. 3）。對化合物7，8進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以得到分子量顯著降低但活性保持的9。盡管該化合物在體內(nèi)極易被代謝清除，它將是進(jìn)一步研究3CLpro抑制劑的優(yōu)良起點。

(圖片來源：Chem.)

黃酮類化合物（10-14）來源于天然植物，已被發(fā)現(xiàn)具有包括3CLpro抑制活性在內(nèi)的多種生物活性。這種廣譜生物活性正是我國正在進(jìn)行的多種臨床實驗的理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。

(圖片來源：Chem.)

多種HIV蛋白酶抑制劑曾被重復(fù)利用于SARS治療，其作用機(jī)制可能與3CLpro抑制過程相關(guān)。HIV蛋白酶抑制劑通過優(yōu)化，可以適應(yīng)HIV蛋白酶二聚體催化位點的C2對稱性。盡管在冠狀病毒蛋白酶中沒有這種C2對稱性位點，但他們均具有四面體過渡態(tài)及識別底物氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)的受體口袋。因此，考慮到3CLpro的高度保守性，這些藥物已被再次用于新冠肺炎的治療（中國臨床試驗注冊中心注冊號：ChiCTR2000029539）。另外值得一提的是，除了現(xiàn)有的3CLpro抑制劑，目前已有通過包括機(jī)器學(xué)習(xí)在內(nèi)的多種計算手段對已上市藥物庫進(jìn)行篩選的報道，通過計算模擬，10種已上市藥物被認(rèn)為與3CLpro中活性結(jié)合口袋具有有利的氫鍵作用（bioRxiv, 2020.01.29.924100.）。

(圖片來源：Chem.)

PLpro：PLpro蛋白是另一個具有潛在價值的SARS-CoV-2靶點。已有綜述文獻(xiàn)對SARS-CoV中的PLpro蛋白的結(jié)構(gòu)，功能及其抑制劑進(jìn)行了詳細(xì)闡述（Antiviral Res. 2015, 115, 21–38.）。PLpro蛋白除與3CLpro共同作用加工多蛋白外，還可用于清除宿主細(xì)胞內(nèi)的泛素與干擾素刺激基因（ISG15）以逃避宿主細(xì)胞的免疫應(yīng)答。因此，對該靶點進(jìn)行作用不僅能抑制病原體復(fù)制，更可抑制感染細(xì)胞中信號級聯(lián)的失調(diào)。目前，多種商業(yè)藥物已被發(fā)展用于與該靶點112位的半胱氨酸發(fā)生共價作用，包括環(huán)氧酮類及乙烯基砜等。

雙硫侖19被用于治療慢性酒精依賴，但該藥物同樣具有抑制MERS-CoV 和SARS-CoV病毒中PLpro蛋白的作用（Antiviral Res. 2018, 150, 155–163.），因此具有抑制SARS-CoV-2的潛力?？勾x藥6-巰嘌呤20以及6-硫代鳥嘌呤21已同樣被發(fā)現(xiàn)具有PLpro抑制作用（Scheme 3）。

(圖片來源：Chem.)

通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到的具有更強(qiáng)代謝穩(wěn)定性的萘甲基胺類化合物23也可以通過非共價作用與PLpro發(fā)生作用起到抑制目的。

(圖片來源：Chem.)

S蛋白：不同于上述非結(jié)構(gòu)蛋白，S蛋白是錨定在包膜上的結(jié)構(gòu)蛋白，是病毒入侵的關(guān)鍵。該蛋白的?級分辨率的晶體結(jié)構(gòu)最近已通過冷凍電鏡確證（Science, 2020, 367, 1260–1263.），為通過蛋白質(zhì)工程提高疫苗的抗原性和表達(dá)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)也將為小分子藥物的設(shè)計提供理論依據(jù)。病毒的受體結(jié)合域與宿主受體的親和力以及病毒與受體的接觸步驟決定了哪個宿主更易被感染?；谂cSARS-CoV的同源性，SARS-CoV-2被認(rèn)為可能以血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（ACE2）為受體。SARS-CoV-2的結(jié)合域與人ACE2有有利的相互作用，在此處N501T的單點突變顯著提升了其親和能力，增強(qiáng)其致病性和傳染性（Fig. 6, bioRxiv. 2020, 10.1101/ 2020.01.31.929042.）。因此，在治療過程中，患者體內(nèi)病毒此處的突變情況必須密切監(jiān)控。S蛋白中的突變同時引發(fā)了該疾病的人畜共患病特性，然而，該位點的突變并非均會引發(fā)其與ACE2結(jié)合，因此，針對該靶點的藥物可能無法對將來爆發(fā)的冠狀病毒疾病產(chǎn)生作用。但同時，該蛋白可以作為目前已有冠狀病毒的共同靶抗原。

(圖片來源：Chem.)

RdRp：RdRp酶使病毒可通過宿主細(xì)胞的機(jī)能將其基因組轉(zhuǎn)錄為新RNA，目前，已有綜述文章對該蛋白的生物學(xué)功能及其抑制劑進(jìn)行了詳細(xì)闡述（Curr. Med. Chem. 2020, 10.2174/ 0929867327666200114115632.）。RNA聚合酶抑制劑能夠靶向該位點發(fā)揮作用。法維拉韋24是市售的抗流感藥物，其也對包括SARS-CoV-2病毒起效。法維拉韋是前藥，可以在體內(nèi)生成相應(yīng)的核苷三膦酸酯抑制病毒復(fù)制。有趣的是，該分子并不會抑制人DNA和RNA的合成途徑以及肌苷5′-單磷酸脫氫酶的活性，在深圳正在進(jìn)行的臨床試驗中，該藥物對70例病例起效且未出現(xiàn)明顯副作用（Drug Discov. 2020, 19, 149–150.）。

尚在臨床研究的瑞德西韋25聯(lián)合氯喹28治療是另一種有效的手段。瑞德西韋是廣譜抗RNA病毒藥，其對埃博拉病毒及SARS病毒均有效果，可能機(jī)制為通過摻入病毒RNA中終止RNA合成（Nature, 2016, 531, 381–385.）。目前已有報道，瑞德西韋能夠抑制SARS-CoV-2對非洲綠猴腎臟細(xì)胞的感染，其EC50為0.77 μM。據(jù)報道，美國首例新冠肺炎患者注射瑞德西韋后恢復(fù)良好。然而最近，瑞德西韋在我國與美國的隨機(jī)、雙盲、安慰劑臨床試驗結(jié)果分別發(fā)表在《柳葉刀》（Lacet, 2020, 10.1016/s0140-6736(20)31022-9.）及《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（N. Engl. J. Med. 2020, 10.1056/NEJMoa2007764.）。這兩項臨床試驗的結(jié)果指出，盡管相對于安慰劑，瑞德西韋的治療效果有所提升，但該藥物在單獨(dú)用藥時無法對重癥患者發(fā)揮療效。同時，該藥物需要配合呼吸機(jī)使用，因此，未來應(yīng)該將抗病毒藥物與其他治療手段相結(jié)合以繼續(xù)改善治療效果。

加利地韋26是另一種廣譜抗RNA病毒藥，原本用于治療丙肝，在臨床前研究中，該藥物表現(xiàn)出抗埃博拉，馬堡病毒及多種冠狀病毒活性（Antiviral Res. 2018, 156, 38–45.），因此同樣具有抑制SARS-CoV-2的潛力。

氯喹是一種抗瘧藥物，其作用機(jī)制尚不清楚。但該藥物可以抑制內(nèi)體小泡酸化，因此可以中斷病毒DNA向細(xì)胞質(zhì)的釋放，目前，該藥物在北京以及廣東正在進(jìn)行臨床試驗，有超過100名病人接受了此次臨床試驗（中國臨床試驗注冊中心注冊號：ChiCTR2000029609）。而在湖北省的進(jìn)一步實驗研究目前也在進(jìn)行中。

(圖片來源：Chem.)

其他蛋白靶標(biāo)：目前，其他蛋白作為藥物靶標(biāo)的潛力尚不清楚。對于遺傳物質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄過程，這些蛋白共同組成一個巨大的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)以保障病毒復(fù)制進(jìn)程的順利實施，因此這些蛋白依然是潛在的靶標(biāo)。但是，目前研究受限于對這些蛋白結(jié)構(gòu)的不明晰，進(jìn)一步得到的結(jié)構(gòu)信息將為新型藥物的開發(fā)以及"老藥新用"策略提供物質(zhì)基礎(chǔ)。例如，SARS-CoV-2 病毒的N蛋白晶體結(jié)構(gòu)最近被報道（bioRxiv. 2020, 10.1101/2020.03.06. 977876v2.），為新靶點的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。該蛋白在患者血清，血漿以及外周血中廣泛存在，因此可能預(yù)示著新冠肺炎新型療法。

宿主靶標(biāo)：利用機(jī)器學(xué)習(xí)文獻(xiàn)分析，BioTech公司發(fā)現(xiàn)AP2關(guān)聯(lián)激酶1（AAK1）可作為宿主靶點用于對抗SARS-CoV-2。AAK1可以介導(dǎo)內(nèi)吞作用，而多數(shù)病毒通過該途徑侵入細(xì)胞，因此，該項目預(yù)測激酶抑制劑巴立替尼29可以降低病毒入侵肺部細(xì)胞的能力（Fig. 8, Lancet, 2020, 395, e30–e31.）。

此外，用于治療乙肝和丙肝的聚乙二醇化干擾素α-2a和α-2b可以刺激2019-nCoV感染患者的先天抗病毒反應(yīng)。目前，國內(nèi)已批準(zhǔn)聚乙二醇干擾素和利巴韋林聯(lián)合用藥的臨床試驗（中國臨床試驗注冊中心注冊號：ChiCTR2000029387），但目前仍未確定干擾素與核苷類藥物是否會產(chǎn)生協(xié)同作用。由于干擾素療法會產(chǎn)生多種副作用，因此采用這種療法需要對患者嚴(yán)格監(jiān)控。值得一提的是，前文提到的氯喹，被認(rèn)為能夠通過靶向宿主抑制SARS-CoV-2，因此能夠與瑞德西韋協(xié)同發(fā)揮作用。

(圖片來源：Chem.)

總結(jié)：D?mling教授等人總結(jié)了目前與SARS-CoV-2病毒相關(guān)的靶點，藥物并對將來可能發(fā)生的問題進(jìn)行了闡述。相信此論文能夠?qū)窈蟮墓ぷ髌鸬揭欢ㄖ笇?dǎo)作用，幫助人們更好地理解病毒相應(yīng)機(jī)制，盡快開發(fā)藥物以期解決疫情并對今后可能的疫情爆發(fā)提前做好準(zhǔn)備。筆者在此也以表格的形式將本文中提到的藥物與靶點相對應(yīng)進(jìn)行總結(jié)，僅供參考。

撰稿人：H.D.