近日,全國(guó)各地托幼機(jī)構(gòu)、中小學(xué)陸續(xù)開學(xué),由諾如病毒感染導(dǎo)致的病毒 性胃腸炎進(jìn)入高發(fā)期,而話題"廣東諾如病毒進(jìn)入高發(fā)期"一度沖上微博熱搜榜首,引發(fā)網(wǎng)友熱議。
諾如病毒 (norovirus,NoV) 亦稱諾瓦克病毒,是引起全球散發(fā)性胃腸炎和暴發(fā)性急性胃腸炎的主要病原體之一。NoV 發(fā)生感染時(shí),可以在小腸上皮細(xì)胞內(nèi)復(fù)制,上皮細(xì)胞分泌功能受損,小腸消化吸收面積減小,引起消化不良和腹瀉。經(jīng)漏泵機(jī)制作用,水和離子由上皮下毛細(xì)血管擴(kuò)散至腸腔內(nèi),引起腹瀉的發(fā)生。此外,NoV 感染機(jī)體后,B細(xì)胞介導(dǎo)體液免疫反應(yīng),同時(shí)發(fā)生由Th1細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫反應(yīng)。由于人體對(duì)不同基因型的NoV 沒有完善的交叉保護(hù)作用,所以 NoV 感染后,機(jī)體無法形成永 久性免疫,再加上 NoV 的變異或重組發(fā)生,會(huì)使得 NoV 反復(fù)感染機(jī)體。
迄今為止,還沒有批準(zhǔn)用于治療用途的抗NoV藥物或疫 苗,唯一完成臨床試驗(yàn)的候選藥物是硝唑尼特 (nitazoxanide,NTZ)。NTZ能夠抑制多種RNA和DNA病毒,包括呼吸道合胞病毒 (RSV)、冠狀病毒、輪狀病毒 (RV)、乙型肝炎病毒 (HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、登革熱病毒 (DENV) 和人類免疫缺陷病毒(HIV) 等,目前FDA批準(zhǔn)用于治療賈第蟲 (Giardia)和隱孢子蟲 (Crytosporidium)的感染。NTZ已被證實(shí)在治療NoV胃腸炎中有一定療效,它能夠抑制Norwalk復(fù)制子。
抗NoV相關(guān)靶點(diǎn)藥物
目前,抗NoV藥物的設(shè)計(jì)主要集中在阻斷病毒復(fù)制的各個(gè)環(huán)節(jié),如作用于受體細(xì)胞膜上的病毒吸附和侵入抑制劑、基于蛋白酶結(jié)合口袋設(shè)計(jì)的蛋白酶抑制劑以及阻斷RNA合成的聚合酶抑制劑。此外,由于免疫調(diào)節(jié)因子具有提高宿主免疫力以抵御病毒感染的能力,因此也是一類潛在的抗病毒 藥物。
1、吸附和侵入抑制劑
NoV無包膜,其附著在細(xì)胞表面并與宿主表面的受體識(shí)別、結(jié)合是進(jìn)入宿主細(xì)胞的第一步,也是病毒發(fā)揮感染的限速步驟。根據(jù)NoV通過組織血型抗原(HBGAs)受體吸附侵襲和感染宿主這一原理,可以設(shè)計(jì)阻斷病毒和HBGAs相互作用的抗NoV藥物?;诿嘎?lián)免疫吸附測(cè)定法,發(fā)現(xiàn)人乳寡糖中的2'-巖藻糖基乳糖和3'-巖藻糖基乳糖在濃度 5.5~30.2 mmol·L-1下能夠抑制 GII.10 NoV VLPs 與 HBGAs 的結(jié)合。隨后,2'-巖藻糖基乳糖被證實(shí)還可以抑制GII.17和GI.1 VLPs與HBGAs的結(jié)合, IC50值分別是13~20和38~50 mmol·L-1。以類似的方式,檸檬酸也被證明可以與NoV GII.10 VLPs結(jié)合導(dǎo)致其形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變,從而阻止VLP-HBGA結(jié)合。
單克隆抗體或納米抗體的被動(dòng)免疫療法是另一種預(yù)防NoV附著和侵入的抗病毒策略。在黑猩猩模型中,單克隆抗體D8能夠阻止Norwalk感染。但到目前為止,產(chǎn)生的單克隆抗體的交叉基因型活性有限,這使得它們對(duì)抗原多樣的NoV的抗病毒效果不佳。而納米抗體能夠通過與衣殼P結(jié)構(gòu)域相互作用而對(duì)VLPs產(chǎn)生廣泛的中和活性,且它對(duì)特定抗原具有高度親和力,其中很好的NoV納米抗體是Nb-85,它可阻止GII.1、GII.2、GII.4、GII.12、GII.17和G1.11 VLPs與HBGAs的結(jié)合。
2、聚合酶抑制劑
RNA依賴性RNA聚合酶 (RdRp) 對(duì)病毒的復(fù)制至關(guān)重要,是極具吸引力的抗病毒靶點(diǎn)。靶向RdRp的抗病毒 藥物一般分為核苷類似物與非核苷類抑制劑。核苷類似物 (NAs) 作為天然底物的類似物,通過發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用和鏈終止作用來抑制RNA合成從而發(fā)揮抗病毒作用。由于NAs結(jié)合在高度保守的RdRp 活性位點(diǎn),所以與非核苷抑制劑相比,它們通常表現(xiàn)出廣譜抗病毒活性。利巴韋林(Ribavirin)是首批在體外和細(xì)胞水平上被鑒定為具有 NoV 抑制活性的小分子抑制劑之一。研究報(bào)道,利巴韋林在HG23細(xì)胞中可有效抑制NoV RNA的復(fù)制及蛋白的表達(dá),EC50為40μmol/L,并且I型干擾素和利巴韋林聯(lián)合運(yùn)用表現(xiàn)出對(duì)NoV復(fù)制的累加抑制效應(yīng)。此外,利巴韋林已被證實(shí)可有效降低由常見變異型免疫缺陷誘發(fā)的NoV感染。法匹拉韋(favipiravir,T-705)最初是針對(duì)流感病毒而開發(fā),后來被證明可作為其他 RNA 病毒的小分子抑制劑。體外實(shí)驗(yàn)證明,T-705對(duì)人諾如病毒具有比利巴韋林更有效的抗病毒活性,且抗病毒作用溫和。2'-C-甲基胞苷(2CM-C)以及前藥伐洛他濱( NM283),最初是針對(duì)丙型肝炎病毒(HCV)聚合酶而開發(fā)的,之后發(fā)現(xiàn)2CM-C可以抑制鼠諾如病毒的復(fù)制。此外,近些年也報(bào)導(dǎo)了一些新型的NoV聚合酶抑制劑,如CMX521、CID-57930781、CID-44396095和CHEMBL167790等。
非核苷抑制劑 (non-nucleoside inhibitors,NNIs) 通常表現(xiàn)出窄譜抗病毒活性,其與病毒聚合酶上的變構(gòu)位點(diǎn)結(jié)合,以防止轉(zhuǎn)錄所需的構(gòu)象變化。蘇拉明 (suramin) 作為抗寄生蟲藥物,是一個(gè)對(duì)稱的聚陰離子萘基脲,它能夠有效地對(duì)抗HIV和HBV。研究表明,蘇拉明能夠在體外有效地抑制人和小鼠的NoV 聚合酶,IC50 值分別為24.6和70.0 nmol·L-1。同樣,作為蘇拉明衍生物,NF023也可抑制人和小鼠的NoV RdRp,IC50分別為71.5和200 nmol·L-1。蘇拉明的另兩個(gè)衍生物,NAF2和PPNDS也被證明能夠抑制人諾如病毒 RdRp,IC50值分別為14和0.45 μmol·L-1,PPNDS還可抑制鼠諾如病毒 RdRp,IC50為0.88 μmol·L-1。盡管蘇拉明及其衍生物的抑酶活性較好,但這些化合物細(xì)胞通透性差,因此它們細(xì)胞水平的抗病毒效力大大降低,EC50僅為0.3 μmol·L-1。為進(jìn)一步提高這些化合物的抗NoV活性,已有科學(xué)家開始嘗試通過脂質(zhì)體輸送蘇拉明來改善其細(xì)胞通透性。除蘇拉明及其衍生物外,最近幾年一些其他非核苷抑制劑也被發(fā)現(xiàn)具有抗NoV的功效,如化合物JTK-109、TMC-647055、Beclabuvir和AC-1858,能有效抑制不同種屬 NoV。
3、蛋白酶抑制劑
NoV 蛋白酶在非結(jié)構(gòu)性多元蛋白前體加工過程起著重要的作用,對(duì)底物的特異性識(shí)別與切割是病毒復(fù)制過程中必不可少的過程,因此合成與 NoV 蛋白酶競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合的擬肽抑制劑是設(shè)計(jì) NoV 蛋白酶抑制劑的基本策略。蘆平曲韋 (rupintrivir) 是第一代NoV蛋白酶抑制劑,最初是作為抗人鼻病毒抑制劑開發(fā)的。蘆平曲韋對(duì)其他小核糖核酸病毒、冠狀病毒和杯狀病毒具有廣譜抗病毒活性。其余的 NoV 蛋白酶抑制劑可分為過渡態(tài)模擬物和過渡態(tài)抑制劑。其中,過渡態(tài)模擬物包括α-羥基膦酸鹽,它在低微摩爾濃度下能夠有效地抑制 Norwalk 復(fù)制子。第一類過渡態(tài)抑制劑是一系列肽基醛,其結(jié)構(gòu)含有谷氨酰胺替代物,此后,更多的衍生物被開發(fā)出來,如二肽基醛類、三肽基醛類、α-酮基酰胺肽類、α-酮雜環(huán)類、亞硫酸氫鹽加合物類以及雙亞硫酸鹽加合物的酯或氨基甲酸酯前藥。與最初的肽基醛抑制劑相比,這些衍生物都顯示出同等或更高水平的抗病毒活性。
為了改善藥物膜滲透性差、口服生物利用度低及抑制活性較差等問題,研究者們對(duì)大環(huán)抑制劑進(jìn)行了一系列研究。大環(huán)抑制劑是基于醛類抑制劑結(jié)構(gòu)改造而來,主要包括三唑類、惡二唑類和惡唑烷酮類,大環(huán)抑制劑在體內(nèi)和體外同樣表現(xiàn)出較好的 NoV抑制作用。
4、作用于宿主因子的化合物
隨著直接抗病毒 藥物臨床應(yīng)用的增加,耐藥問題日益突出,尤其是具有低耐藥屏障的非核苷抑制劑和蛋白酶抑制劑。與直接抗病毒 藥相比,靶向宿主的抗病毒 藥物通常具有更高的耐藥屏障,并且該類藥物可以靶向與病毒直接相互作用或輔助病毒復(fù)制的關(guān)鍵蛋白,具有較好的抗病毒效力,成為治療NoV感染的重要類型。
去泛素酶(deubiquitinase,DUB)是一類參與調(diào)節(jié)泛素-蛋白酶體系統(tǒng)的酶,對(duì)病毒復(fù)制十分重要。小分子抑制劑WP1130 是一種選擇性 DUB 抑制劑,它在病毒復(fù)制水平上表現(xiàn)出對(duì)鼠諾如病毒和人諾如病毒的顯著抗病毒活性,缺點(diǎn)是溶解度不高。之后,研究人員篩選了31個(gè)WP1130衍生物希望在體外保留WP1130的抗病毒活性,同時(shí)增強(qiáng)水溶性,改善藥物特性。其中化合物7具有與WP1130 相似的廣譜抗病毒能力,在穩(wěn)定表達(dá)NoV復(fù)制子的 HG23細(xì)胞中EC50為3. 37 μmol/L,且相比WP1130,細(xì)胞毒 性更低,水溶性增強(qiáng)。此
熱休克蛋白( heat-shock protein,HSP) Hsp90和Hsp70是在病毒復(fù)制中具有重要作用的熱休克蛋白家族成員。研究表明,鼠諾如病毒-1和人諾如病毒衣殼蛋白的穩(wěn)定性與Hsp90 活性密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)激對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞RAW264. 7 細(xì)胞系中鼠諾如病毒的復(fù)制有促進(jìn)作用,使用Hsp90抑制劑KNK437和Hsp70抑制劑17-AGG 抑制了鼠諾如病毒基因組復(fù)制和病毒顆粒的產(chǎn)生。此外還發(fā)現(xiàn)KNK437和17-AGG 可以降低鼠諾如病毒感染細(xì)胞中 IL-1β、IL-10和TNF-α mRNA的表達(dá)水平,提示Hsp90 和Hsp70 抑制劑可以作為潛在的宿主導(dǎo)向的NoV 抑制劑,發(fā)揮抗NoV功能。
免疫調(diào)節(jié)劑干擾素( interferon, IFN)在抵御病毒感染中起著重要作用。研究表明,I型和II 型 IFNs 及其受體能夠預(yù)防小鼠和人感染 NoV。最近的研究發(fā)現(xiàn)III型 IFNs (IFN-λ)也有抗 NoV 感染的作用,IFN-λ可以誘導(dǎo)細(xì)胞表達(dá)許多由I型和II型IFNs誘導(dǎo)表達(dá)的相同基因。然而,與I型和II型IFNs不同的是,單劑量的IFN-λ (1 μg) 可預(yù)防和清除小鼠持續(xù)的鼠諾如病毒感染并且 IFN-λ 可靶向非造血細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞。在鼠諾如病毒傳播模型中,內(nèi)源性IFN-λ可阻止感染急性CW3 鼠諾如病毒的小鼠的病毒傳播,不僅如此,IFN-λ還可防止小鼠腸道CW3復(fù)制、炎癥和抗體反應(yīng)。這些研究表明,IFN-λ不僅具有治療 NoV 感染的潛力,而且 IFN-λ 的預(yù)防性用藥還可以預(yù)防NoV的傳播。
免疫調(diào)節(jié)劑Toll 樣受體 (Toll-like receptor,TLR) 激動(dòng)劑具有抗 NoV 作用。這類化合物已作為疫 苗佐劑使用多年,能夠抑制其他病毒如HIV和HBV的復(fù)制。TLR激動(dòng)劑能夠誘導(dǎo)先天免疫反應(yīng)并刺激IFNs的產(chǎn)生,已知其在體外對(duì)鼠諾如病毒和人諾如病毒具有抑制作用。其中,幾種TLR7激動(dòng)劑顯示出對(duì)鼠諾如病毒感染的有效抑制作用,包括 R-848、GS-9620、Gardiquimod和 R-837。
作為引起全球病毒 性胃腸炎和腹瀉的最主要病原體, NoV 在人群的流行和感染越來越頻繁,受到越來越多的關(guān)注和重視。目前,還未見獲批準(zhǔn)上市的抗 NoV 藥物。臨床上治療 NoV 感染的方法主要是通過補(bǔ)充電解質(zhì)緩解病毒感染后引發(fā)的腹瀉癥狀。因此,為了應(yīng)對(duì) NoV在全球范圍內(nèi)的廣泛傳播,開發(fā)針對(duì) NoV 感染的有效抑制劑及其他療法迫在眉睫。慶幸的是,近年來,針對(duì) NoV 生活周期的各個(gè)環(huán)節(jié),尋找潛在的抗病毒靶點(diǎn)和有效的抗 NoV 化合物正在有條不紊的展開。小分子抑制劑特別是針對(duì)病毒蛋白酶和病毒RdRp 的抑制劑在抵御 NoV 感染的藥物研發(fā)中發(fā)展迅速。此外,宿主導(dǎo)向的抗病毒療法因其耐藥性低、抗病毒活性強(qiáng)以及對(duì)宿主傷害較小等優(yōu)點(diǎn),日益發(fā)展為開發(fā)新型抗 NoV 藥物的重要方向。深入研究 NoV 的生活特性、完善 NoV 的復(fù)制機(jī)制、建立有效且簡(jiǎn)便的 NoV 體外和體內(nèi)感染模型以及高通量藥物篩選模型,是藥物開發(fā)中的關(guān)鍵突破點(diǎn),將有助于抗 NoV 感染藥物的快速發(fā)現(xiàn)。
參考資料
[1]張磊,段夢(mèng)蘭,池楊. 諾如來襲,如何應(yīng)對(duì)[N]. 健康報(bào),2023-02-17(004).
[2]董悅,展鵬,劉新泳.抗諾如病毒 藥物及其疫 苗研究新進(jìn)展[J].藥學(xué)學(xué)報(bào),2020,55(04):640-651.DOI:10.16438/j.0513-4870.2019-0783.
[3]王麗丹,岑山.抗諾如病毒 藥物研究進(jìn)展[J].中華實(shí)驗(yàn)和臨床病毒學(xué)雜志,2022,(第5期).
作者簡(jiǎn)介:小泥沙,食品科技工作者,現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司,從事營(yíng)養(yǎng)食品及功能性食品的開發(fā)與研究。
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