Cell抢先发布:这种蛋白酶抑制剂可能对新冠病毒有效

Cell抢先发布:这种蛋白酶抑制剂可能对新冠病毒有效

作者:Reduction C

导言:截至目前,新冠病毒尚无确认有效的抗病毒疗法,而越来越多的研究表明新冠病毒与SARS病毒的相似性并通过ACE2受体进入人体细胞,那么,是否可以通过抑制SARS病毒进入细胞的方法来套用于新冠病毒上呢?

昨日,顶尖学术杂志《Cell》在线发表了一篇关于新冠病毒的论文,细胞水平上揭示了新冠病毒入侵细胞所必需的关键蛋白,并且有一种上市蛋白酶抑制剂存在抑制效果,有望成为新冠病毒潜在的治疗方案。目前这篇文章已经过同行评议但还未编辑,Cell将未编辑版本抢先放出,可见该研究内容重要性。

Cell抢先发布:这种蛋白酶抑制剂可能对新冠病毒有效

1、找受体

之前的研究已经指出冠状病毒可以通过其S蛋白入侵细胞,而S蛋白的S1亚基则起着与细胞表面受体结合的重要作用。而在同时S蛋白上的特定位点也会被特定的蛋白酶切开从而促进病毒包膜与细胞膜的融合,进而帮助病毒进入细胞。

那么S蛋白是和细胞表面哪个受体结合呢?又需要哪些蛋白酶?不同的冠状病毒不一样,鉴于之前已经有研究解析出了新冠病毒与ACE2受体的冷冻电镜结构并且也有大量证据表明SARS和新冠病毒的相似性。作者很容易得到如下猜想:新冠病毒和SARS病毒是同样通过ACE2受体进入细胞呢?一个比较简单的实验应运而生:作者同时用SARS病毒和SARS-CoV-2去感染不同的细胞系,结果发现两者易感的细胞几乎一模一样。紧接着又作了一个序列比对,发现就是SARS病毒和ACE2受体结合的几个关键氨基酸,正好也能在新冠病毒里面发现。这些证据可能还不够铁,作者又补了一个实验。

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图1:SARS-CoV和SARS-CoV-2易感细胞相似

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图2:SARS-CoV-2和ACE2结合序列分析

这个实验稍微复杂点,研究者通过之前筛出来的一种对SARS和新冠病毒都不敏感的细胞系BHK-21,给这个细胞系强行分别表达了ACE2受体、DDP4受体(MERS病毒结合受体)以及APN受体(一种92年发现的冠状病毒HCoV-229E结合受体)。结果发现新冠病毒和SARS只能感染ACE2受体表达的BHK-21细胞系。

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图3:表达ACE2受体后新冠病毒和SARS病毒才能感染上述细胞

2、找蛋白酶

接下来这个问题就是从之前SARS病毒研究中衍生出来的了,是否新冠病毒也可以和SARS病毒一样,使用类似的蛋白酶来切开S蛋白,暴露活性位点呢?之前研究已经表示, CatB/L和TMPRSS2两种蛋白酶都能够起到这样的作用,协助病毒入侵细胞。

研究人员就此设计了两组单一变量试验,首先是通过一种不表达TMPRSS2的细胞系来单独评估CatB/L的作用,发现抑制了后者活性后,新冠病毒和SARS病毒都失去了入侵细胞的能力,这表明CatB/L这种蛋白酶在新冠病毒入侵细胞中起着作用。接着,研究者又评估了TMPRSS2这种蛋白酶的作用,他们通过一种叫做camostat mesylate的甲磺酸盐,这种甲磺酸盐被证明可以抑制TMPRSS2的活性,他们使用了对新冠病毒敏感的细胞,在使用camostat mesylate后,可以部分抑制新冠病毒侵入细胞,而在同时使用一种叫做E-64d的CatB/L蛋白酶抑制剂之后,新冠病毒入侵细胞的过程被完全抑制了。

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图4:对于表达TMPRSS2蛋白酶的细胞系,使用camostat可以部分抑制新冠病毒的入侵,联合E-64d可以几乎完全抑制

结论:令人欣喜的是,上述的这种蛋白酶抑制剂甲磺酸卡莫司他(camostat mesylate)是一种已经在日本获批上市的药物,尽管其适应症与抗病毒无关(慢性胰炎的急性症状的缓解以及手术后逆流性食管炎),但是其依旧是一个潜在的治疗思路,时间就是生命,希望后续科学家能够继续探索,早日发现有效药物,加油!

参考文献:Markus Hoffmann et al., (2020), SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically-proven protease inhibitor, Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.052

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