抗肠道病毒71型的药物研究进展

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抗肠道病毒71型的药物研究进展

2024-07-11 06:41| 来源: 网络整理| 查看: 265

肠道病毒71型(Enterovirus 71,EV71)最早是在1969年至1974年间从加利福尼亚州的中枢神经系统疾病患者中分离出来的,而后迅速蔓延全球[1]。其主要通过粪-口途径传播,人类是目前已知的唯一宿主[2]。EV71是5岁以下儿童严重手足口病(Hand,Foot and Mouth Disease,HFMD)的主要病原体[3]。患儿临床症状多表现为手、足及口等部位的皮疹、疱疹和短暂发热,而且具有自限性[4]。然而少数患儿在急性感染时会迅速发展为脑干脑炎、无菌性脑膜炎和肺水肿等严重并发症,甚至死亡[5-6]。1998年,我国台湾省暴发EV71感染后存活下来的儿童出现长期的神经系统后遗症的症状,神经发育及认知功能受损[7-8]。近年来,我国EV71感染呈暴发流行趋势[9-10]。此前手足口病的疫情中,有近乎90%以上的死亡与EV71感染相关[11]。2008–2015年,在577 087例实验室确诊的手足口病病例中,约43.6%的患者感染了EV71[12]。2009−2018年江苏省共报告HFMD病例41 858例,EV71为主要病原,占36.52%;重症病例中以EV71为主[13]。目前临床上防治EV71感染缺乏特异、高效的药物,常以对症治疗为主。上市的单价EV71疫苗无法应对快速变化的病原谱,而且具有潜在的不安全因素[14-15]。迄今为止,EV71感染HFMD的发病机制尚不明确,因此,研发特异性防治EV71的药物势在必行。

1 EV71的结构特征与分型

EV71是微小RNA病毒科肠道病毒属A组的成员,为一种无包膜的单股正链RNA病毒,有极强的传染性和致病性[16]。其病毒颗粒为二十面体立体对称的球形结构,直径30 nm;该病毒基因组长约7.4 kb,其两端分别是保守的5′和3′非编码区(Untranslated Region,UTR),中间是一个开放阅读框(Open Reading Frame,ORF),如图 1所示[17]。3′UTR是高度结构化的区域,在翻译和RNA合成过程中与多种病毒和宿主蛋白相互作用。病毒RNA的非依赖性翻译是通过病毒RNA的5′UTR内部核糖体进入位点招募宿主复制机制来实现的[18]。EV71进入细胞经过脱壳作用后释放出基因组RNA,其基因组中的ORF可编码多聚前体蛋白,并进一步水解为P1−P3这3个前体蛋白。P1前体蛋白编码VP1−VP4这4种结构蛋白[19],P2和P3前体蛋白编码非结构蛋白(2A、2B、2C、3A、VPg、3C和3D等),其中外壳蛋白VP1是最重要的抗原决定簇[20]。根据VP1核苷酸序列的差异,可将EV71分为A、B、C这3个主要基因型,又可进一步细分为11个亚型,即A、B1–B5和C1–C5亚型。在我国,引起手足口病的EV71流行株主要为C基因型[21]。

图 1 EV71基因组及蛋白结构图 Figure 1 Structure of EV71 genome and protein 图选项 2 抗病毒药物

最常见的抗病毒药物是病毒靶向性药物和宿主靶向性药物,对于抗EV71药物而言,研究更多的是针对病毒感染的过程;针对宿主的抗病毒药物发挥效用多是靶向宿主后借助免疫应答实现。因此,本文就这两方面进行综述。

2.1 靶向病毒药物

理论上,病毒生命周期的任何一个步骤都可作为药物抗病毒治疗的潜在靶点。因此,根据病毒的生命周期,靶向EV71感染的具体过程是抗EV71药物治疗的思路之一。

2.1.1 阻止病毒的吸附、穿入与脱壳

细胞表面受体如PSGL-1、唾液酸化聚糖、硫酸乙酰肝素和Anx2等常被病原体作为附着受体,将病毒粒子集中在宿主细胞表面,增强EV71的传染性[22]。病毒吸附于宿主表面后,EV71通过表面衣壳蛋白受体修饰糖基(SCARB2和PSGL-1等)的相互作用来完成吸附过程[23]。因此,合适的糖分子将成为阻断EV71表面糖基结合位点的潜在竞争性抑制剂。阿卡波糖作为一种葡萄糖通道抑制剂,可能通过阻断病毒表面的受体结合位点或通过抑制细胞表面的各种糖类受体来降低EV71的感染[24]。

由于病毒-细胞受体相互作用是感染过程中的第一个事件,阻断该事件的抑制剂可以作为潜在的治疗手段。在研究金银花-连翘对EV71的抗病毒作用时,体外不同方式处理试验中,同时加入药物和病毒组比感染后加药物组的作用更强,可能是由于金银花-连翘阻止了病毒对细胞的吸附和传入[25];一种有效的复方植物槐果碱,是苦参中含量最丰富的生物碱之一,可能通过阻断病毒与细胞的粘附而靶向EV71病毒[26],切断了EV71与宿主细胞的进一步相互作用。

根据EV71的晶体结构,其二十面体五倍对称轴周围都有一个圆形凹陷或“峡谷”,具有免疫球蛋白样折叠的受体已被证明与峡谷结合;当受体分子结合到峡谷中时,它们会将一个“口袋因子”从峡谷底部正下方VP1的口袋中移除;该“口袋因子”使病毒粒子从紧邻峡谷底部的VP1的口袋中稳定下来,调节病毒的稳定性和传染性[27]。因此,结合到亚基VP1内疏水口袋中的小分子抑制剂是有效的EV71抑制剂,比如Win51711,是鼻病毒和脊髓灰质炎病毒的抑制剂。该化合物被发现可以取代病毒蛋白VP1“口袋因子”,阻止病毒的脱壳,从而稳定EV71的病毒粒子,并限制其传染性[28]。此外,EV71的VP1环较小,其表面峡谷区与其他肠道病毒相比较浅,更易暴露其底部的氨基酸,是EV71识别、吸附和结合靶细胞的关键位点[29]。以肠道病毒衣壳结合剂设计并改造的哌嗪新衍生物VP1-4 (用哌嗪取代咪唑啉酮环设计)便靶向EV71表面衣壳蛋白VP1,抑制EV71的复制[30]。在BPROZ系列化合物的吡啶环上引入氨基/酰胺基团合成的TJAB1099作为一种高效的抗EV71抑制剂,具有良好的化学稳定性,Ma等开发了含TJAB1099的体外凝胶剂,能有效抑制EV71在体外的传播[31]。随着研究的深入,有研究发现BTA39可以显著抑制EV71复制的活性,而且这种化合物在动物实验中可口服利用,但是对于该化合物的后续临床试验却未见跟进[32]。此外,Ren等发现,经批准的小儿抗寄生虫药苏拉明的萘三烯酸基团可以与病毒衣壳结合来抑制病毒的附着与进入,阻断EV71感染[33]。

EV71与受体相互作用后,借助网格蛋白依赖的内吞途径完成内化过程,诱导病毒膜融合蛋白构象变化,入侵宿主细胞[17]。作为有几千年使用历史的中药,Yen等研究发现茵陈蒿(Artemisia capillaris)通过阻止病毒内化发挥其抗病毒活性,减少EV71诱导的细胞损伤,因此他们假定病毒接种前给药更有效,然而事实并非如此:在不同补充时间点的抗病毒试验中,在病毒感染前后加药更有效,无论是在病毒接种前还是接种后,1 h的补充都优于2 h,但是茵陈蒿对EV71蛋白翻译和细胞凋亡无明显抑制作用[34]。

2.1.2 阻止病毒RNA的翻译与复制

由于EV71基因组RNA的5′端无帽子结构,其翻译起始主要由EV71基因组5′UTR处核糖体内部进入位点(Internal Ribosome Entry Site,IRES)元件通过Cap独立机制介导[35]。IRES是一种顺式作用元件,在翻译和基因组的复制期间,需要翻译起始因子和IRES特异性反式作用因子的协助促进翻译的进程[23],该高度结构化的5′UTR IRES位点可作为EV71的潜在药物靶点。Tsai等首次发现山奈酚可能改变FUBP1、FUBP3、HNRPD、HNRH1和HNRPF蛋白这些新的IRES特异性反式作用因子的组成,与高度结构化的EV71的5′UTR结合并抵抗EV71感染[36]。从医学应用的角度来看,一种有效的抗EV71治疗药物应该特异性地抑制病毒IRES而不影响真核启动子区域的活性,Chung等发现2种咖啡酸衍生物紫草酸镁(Magnesium Lithospermate B,MLB)和迷迭香酸(Rosmarinic Acid,RA)抑制了EV71-IRES介导的翻译,抑制了EV71的感染;更重要的是,MLB和RA对真核Cap依赖的翻译无影响[37]。此外,Zhang等研究证明芹菜素也可干扰病毒IRES活性,发挥抗EV71作用[38]。

2.1.3 抑制病毒非结构蛋白活性

EV71翻译后的7个非结构蛋白2A–2C和3A–3D等是参与多种病毒功能的重要元素,包括蛋白酶、ATPase活性和RNA复制等,已使用基于靶点的策略来寻找这些特异性酶抑制剂。

EV71的2A蛋白酶与3C蛋白酶属于半胱氨酸蛋白酶,参与EV71多聚蛋白的加工。2A蛋白酶介导VP1自身N末端和C末端的初始裂解,从而区分结构蛋白前体和非结构部分;3C蛋白酶完成多聚蛋白的后续水解过程,在EV71复制和宿主细胞凋亡中起重要作用[6]。因此,以3C蛋白酶为靶点的抗逆转录病毒药物的开发成为一个热点。Rupintrivir (AG7088)是最初开发的人鼻病毒(Human Rhinovirus,HRV) 3C蛋白酶的不可逆抑制剂,是迄今为止唯一进入临床试验的3C抑制剂。研究表明,其能与EV71的3C蛋白酶的活性位点共价结合[39]。基于Rupintrivir与3C蛋白酶的共价结合,Wang等开发了一系列高抑制性药物,如基于物质的肽模拟物、醛类及氰醇衍生物。Wang等报道肽醛衍生物NK-1.9k抑制EV71 3C蛋白酶活性和EV71增殖[40]。Zeng等发现α-酮酰胺细胞毒性相对较低,可作为EV71 3C蛋白酶的抑制剂[41]。许多天然化合物对3C蛋白酶也有抑制作用。对3C蛋白酶-槲皮素复合物分子结合的模拟显示,植物中广泛存在的槲皮素被预测插入EV71的3C蛋白酶底物结合囊中,阻断底物识别,从而抑制EV71 3C蛋白酶的活性[42]。此外,木犀草素、菲西汀和芦丁、白杨素(Chrysin,CR)及其衍生物白杨素-7-磷酸二异丙酯(Diisopropyl Chrysin-7-Yl Phosphate,CPI)等均可抑制EV71 3C蛋白酶活性,从而阻断EV71的复制[43-45]。

非结构蛋白3A及其前体3AB是复制复合物的重要组成部分,但它们在病毒复制中的确切作用仍不清楚。在筛选美国食品和药品管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准的化合物文库时,三唑类抗真菌药物伊曲康唑被确定是一种针对3A蛋白肠道病毒的广谱抑制剂[46]。

3D蛋白具有RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)活性,是病毒RNA合成所必需的。EV71的RNA复制始于基因组RNA在5′端与3B蛋白(VPg)连接,形成VPg的尿苷酰化(VPg-pUpU)复合物。病毒RNA正链和负链的合成都由VPg-pUpU启动[23]。Chen等通过体外聚合酶检测表明新型抗病毒药物非核苷类似物DTriP-22抑制EV71聚合酶的聚(U)延伸活性,但不抑制VPg尿苷酰化活性;其以3D聚合酶为靶点,在开发广谱抗肠道病毒药物方面有很大的潜力[47]。

成熟的病毒是以形态完整的颗粒形式即病毒体存在的。EV71利用细胞裂解机制释放子代病毒以供进一步感染[3]。据李文淼等研究,杨梅素有体外抗病毒作用,主要作用机制可能与直接作用于病毒颗粒有关[48];Li等发现从海带中提取的LJ04可以直接干扰细胞和病毒颗粒之间的结合,发挥抗EV71活性[3]。吡哌啶族化合物,包括Pimprinethine、WS-30581 A和WS-30581 B尤其对EV71有稳定的抵抗效应;它们还有轻微的抗CVB3、HSV-1和H1N1 (除少数外)活性,可以成为抗病毒感染的适宜治疗药物[49]。然而,Kim等发现棘白菌素抗真菌药物米卡芬净对EV71复制子具有显著的抗病毒作用,但一项广泛的分析排除了2C和3A蛋白、IRES依赖性翻译以及多蛋白加工参与米卡芬净的抗病毒作用[50]。此外,7-羟基黄酮和磷酸二异丙基黄酮、甘草酸、老鹤草和鱼腥草等天然植物中活性成分与合成药物AN-12-H5、NITD008等均有抑制EV71复制的活性[51-56]。

2.2 靶向宿主药物

病毒感染宿主的同时,一方面可以诱导抗病原体的天然免疫应答;另一方面还能通过机体水平的宿主反应,包括B细胞介导的体液免疫和T细胞介导的细胞免疫,即获得性免疫应答来抵抗病毒的入侵[57]。先前研究发现,喜树碱C通过激活宿主固有免疫抑制EV71的繁殖,表现出明显的抗病毒活性[58];Li等通过一系列实验证明穿心莲内酯磺酸盐(喜炎平注射液)直接作用于激活的嗜中性粒细胞和T淋巴细胞,调节其免疫活性,提高机体的免疫力,从而保护小鼠免受致死性EV71攻击[59]。另外,Yang等采用动物与细胞实验结合的方法,报道了喹诺利嗪生物碱通过补偿降低的T细胞水平而有效保护EV71感染的小鼠,其中氧化槐果碱效果最显著[60]。

天然免疫研究中,病原模式识别受体及信号传导调控是一个前沿热点,也是抗病毒药物作用的关键。Toll样受体(Toll-Like Receptor,TLR)被认为是体内最重要的模式识别分子,在病毒感染后,TLR发生构象变化,通过MyD88依赖和MyD88非依赖途径激活信号转导;TLR激活后一连串的事件发生,特别是丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinase,MAPK)激活[61]。然后由细胞外信号调节激酶(Extracellular Signal-Regulated Kinase,ERK)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun Aminoterminal Kinase,JNK)和p38这3个信号分子介导的信号通路激活,启动多种炎症因子的转录[62]。芒柄花黄素便是通过调节ERK、p38和JNK等MAPK途径抑制EV71诱导的COX-2表达和PGE2的产生,从而抑制病毒复制和炎症因子的表达[63]。此外,病毒的刺激可触发NF-κB信号通路,从而调节免疫应答和炎症反应等,盐酸去氢骆驼蓬碱便通过抗氧化机制特异性抑制NF-κB信号通路的激活,抑制EV71复制并减少EV71诱导的活性氧的产生[64];类似地,白藜芦醇通过阻断IKKs/NF-κB信号通路,抑制炎症反应并减轻RD细胞的损伤来有效减轻EV71对宿主细胞的感染[65],见图 2。

图 2 EV71感染后相关药物作用图 Figure 2 Drug action map of EV71 infection 图选项

EV71感染诱导宿主免疫应答,也可通过其他途径抑制EV71的复制。例如,异绿原酸C (Isochlorogenic Acid C,ICAC)通过调节谷胱甘肽氧化还原平衡,防止EV71感染;进一步的生化分析显示,ICAC调节了几种参与还原和氧化谷胱甘肽(GSH和GSSG)稳态的抗氧化酶,从而恢复GSH/GSSG比值和活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)水平[66]。此外,载奥司他韦的SeNPs在人星形细胞瘤细胞模型中通过线粒体途径抑制EV71感染诱导的宿主细胞凋亡,减少活性氧的产生[67]。Wang等发现,甘草碱衍生物LY-55至少部分地通过抑制自噬来抑制EV71和CVA16的复制[68]。与以上方式不同,姜黄素在Vero细胞中通过泛素-蛋白酶体途径抑制蛋白质降解,激活细胞外信号调节激酶,在病毒感染的早期阶段显示出其强大的抗凋亡活性[69]。

靶向病毒分子可能更特异、毒性更小,但病毒谱较窄,产生抗药性病毒的风险更高;相反地,以细胞分子为靶点的化学物质可能具有更广泛的抗病毒活性谱,产生病毒抗性的风险较小,但对宿主细胞的毒性可能更大[70]。这些针对宿主的抑制剂其主要缺点是脱靶效应和细胞毒性。因此,在EV71感染过程中,开发特异性的、无毒的抗病毒药物,是一个尚未得到满足的需求。

2.3 多途径抗病毒药物

鉴于之前发现的化合物多为单一靶向病毒或宿主,尚有很多化合物是通过多重作用机制发挥抗病毒效应的。因此,广谱的抗病毒药物也是治疗EV71感染的有效选择。

蜜环菌(Melissa Officinalis,MO)是一种在欧洲和中东地区有着悠久历史的药用植物。首先,其提取物中的生物活性成分迷迭香酸(Rosmarinic Acid,RA)可与病毒颗粒结合,干扰其与受体的连接和内化,减少病毒的粘附和进入;其次,RA在吸附后阶段的抗EV71活性更与宿主多种机制有关:RA抑制EV71诱导的宿主细胞翻译的破坏和病毒翻译的启动;真核细胞翻译起始因子4G的裂解;异质核核糖核蛋白A1的细胞质重新定位;活性氧的产生,这些结果提示MO及其成分RA具有抗EV71活性,可作为治疗和预防EV71感染的候选药物[71]。此外,荆芥水提物(Aqueous Extract of Schizonepeta tenuifolia Briq,STE)也通过作用于多个靶点对EV71产生抗病毒作用,但RA同样是STE的生物活性成分之一,因此其作用机制与MO类似,不同点在于STE清除ROS并抑制p38激酶激活,抑制EPS15的翻译后修饰[72]。作为以上2种药草的共有成分,RA对EV71有显著的抑制作用且机制广泛,是值得深入挖掘的潜力成分。此外,STE可能直接抑制2A蛋白酶。该中药中或许还存在其他有抗EV71活性的有效成分,可深入探讨。研究表明,黄芩苷和小檗碱对EV71感染具有很强的抗病毒作用。黄芩苷对病毒与宿主存在双重作用,可能是通过抑制EV71/3D聚合酶表达和激活Fas/FasL信号通路来实现,而且靠阻断/下调NF-κB信号通路减少细胞因子的分泌[73];小檗碱以剂量依赖性发挥作用,通过下调MRK/ERK信号通路和EV71诱导的自噬表达来抑制EV71的活性[74]。

3 抗病毒药物筛选技术

药物的研发是一件过程烦琐、周期长且与技术应用密切相关的事情,其中,药物筛选技术对于研发高效、低毒、特异性高的抗病毒药物有着举足轻重的作用。随着科学技术的快速发展,各种先进技术层出不穷。

3.1 传统的抗病毒药物筛选

病毒由于缺少增殖所需的酶系统,只能在易感活细胞内进行扩增,因此,先前抗病毒药物的筛选多是基于病毒诱导的细胞病变效应和病毒核酸定量检测等建立体外抗病毒药物筛选。例如:Ren等在96孔板中筛选药物文库,对感染细胞接种药物进行培养,最后收集上清检测病毒载量,即筛选出有抗病毒作用的苏拉明[33]。作为检测药物效应的常用方法,传统的抗病毒药物筛选方法简单实用,但不乏费时、费力与效率低等缺点。

3.2 计算机虚拟筛选-分子对接

随着计算机科学与大数据的迅猛发展,计算机虚拟筛选技术成为药物设计的重要手段之一。在进行生物活性筛选之前,利用大量的化合物结构,在计算机上对化合物分子进行预筛选,以降低实际筛选化合物的数目,然后采用分子对接方法来进行;分子对接的关键环节是配体结合构象的优化,再通过打分函数评判配体分子和受体结合能力的强弱[75]。利用小分子化合物与药物靶标间的分子对接运算,研究人员可以准确地获取两者之间的相互作用情况,从候选化合物库中快速筛选出潜在的药物或药物前体,从而加速药物开发过程[76]。Wang等利用自动对接程序AutoDock 4.0来模拟EV71 3C蛋白酶配体构象,预测了7-羟基黄酮及其磷酸酯与EV71的3C蛋白酶的结合,由此发现了其潜在的抗病毒作用[51];同样地,借助虚拟筛选,张倩等在TCM Database@Taiwan数据库中选出抗EV71 3C蛋白酶的候选中药单体[77]。该方法针对特定的靶标结构,将研究目标集中而减少实验浪费,缩短药物筛选时间,缩小新药研究的周期,却也因此受到化合物结构等的限制。然而,在计算机技术推动下,计算机辅助药物设计的研究成为一个基本的工作,用其进行抗EV71药物筛选的应用前景十分广阔。

3.3 高通量筛选(High Throughput Screening,HTS)

自1970年以来,高通量筛选技术的出现使得药物筛选进入分子水平时代,药物筛选中速度瓶颈问题得到了解决。高通量筛选技术是20世纪末发展起来的药物筛选新技术体系,以分子水平和细胞水平的实验方法为基础,将微板形式作为实验工具载体,实验过程自动化,用灵敏快速的检测仪器采集实验数据,通过计算机对数以千计的样品数据进行分析处理;其基于大量的实体化合物,通过特异地作用于体内的靶点实现了药物筛选的规模化,受到药物研发与筛选者的极大重视[78]。为了确定在脊髓灰质炎病毒和肠道病毒感染中具有保守靶点的抗性化合物,Arita等使用带有PV和EV71假病毒感染系统的高通量筛选系统对一个药理活性化合物库进行了筛选,以PV和EV71假病毒为靶点,包埋荧光素酶编码的复制子,进行药物筛选[79]。Gao等开发了一种高通量筛选方法,一个基于细胞的无偏筛选系统,包括96孔格式的多轮EV71感染,以筛选FDA批准的药物库[46]。该方法若是用于抗EV71的药物筛选,可以在同一时间内得到大量有意义的数据,极大地提高了药物筛选的效率。

3.4 高内涵药物筛选(High Content Screening,HCS)

高内涵药物筛选技术是指保持细胞结构和功能完整性的前提下,利用各种荧光标记物(如GFP、荧光抗体、Hoechest等)来检测被筛样品对细胞作用的多维信息(细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导等),是确定药物靶标、优化药物先导物的重要手段。从筛选载体上来看,高内涵药物筛选与高通量药物筛选均在微孔板上进行,差别不大。其优势是获取信息以细胞为单位,全面反映样品的生物活性、数据来源与细胞群体,研究者能以更少的时间和花费进行更多的实验,获得更多研究信息和统计数据[80]。Zhou等利用高内涵药物筛选技术,在FDA批准的药物库中确定了在胎儿样器官和成人大脑中抑制寨卡病毒感染的候选药物,其中氢溴酸氢哌嗪具有很强的体内抗寨卡病毒活性[81]。作为一项成熟技术,高内涵药物筛选可以在保持细胞结构和功能完整的前提下对抗EV71的化合物进行多元化、多靶点的检测。虽然目前HCS在抗EV71药物研究中应用尚少,但值得借用此技术深入研究。

3.5 其他

随着病毒研究的深入,假病毒技术逐步得到了广泛应用。假病毒可利用病毒包膜蛋白或衣壳蛋白包裹非病毒自身核酸进行抗病毒药物筛选,尤其是高致病性活病毒[82]。基于此,Xu等开发了一个两步筛选平台,使用包括假病毒在内的报告病毒分析与基于细胞活力的二次筛选,从400种高度纯化的化合物中筛选鉴定木犀草素为EV71和柯萨奇病毒A16抑制剂[83]。在进行药物筛选时,很多方法可以创新并灵活应用,采用多种技术结合的方式或者自行建立相关分析平台进行检测,如离子通道药物筛选平台、Luminex (液相芯片技术)检测平台等。此外,还可以根据病毒研究内容制定个性化的药物筛选方案。为评估抑制EV71病毒IRES介导的翻译和/或真核启动子介导的翻译的候选成分,Chung等通过建立一个方便的基于EV71-IRES的双顺反子分析平台,筛选出2种有抗EV71-IRES活性的咖啡酸衍生物[37]。

随着对新药研发要求的不断提高,从天然化合物文库及上市药物中进行筛选的方法以其风险小、成本低、耗时短等优势越发受到关注。与此同时,各种抗病毒药物筛选技术不断革新,相信会为抗EV71药物活性靶点的确定提供巨大帮助。

4 问题与展望

近些年,以EV71感染引起的手足口病在许多亚洲国家频繁暴发,迫切需求有效的抗病毒药物,也成为国内关注的严重公共卫生问题[84]。在中国每年就有数十万儿童感染EV71并发展为手足口病[14]。目前并无防治EV71感染的特效药,而单价疫苗是针对C4亚型研发,对其他肠道病毒引起的手足口病尚无针对性,覆盖范围狭窄,并不具备普遍性。而且,新型联合多价疫苗的研制由于血清型的多样性而变得复杂,成本高且疫苗接种存在问题[9, 85],因此,继续努力开发安全有效的抗病毒药物至关重要。

首先,靶向病毒的抗EV71药物靶点多集中在衣壳蛋白VP1与3C蛋白酶。VP1是主要的病毒中和决定因子,直接决定病毒的抗原性,并含有主要的抗原结合位点[6],而且VP1在EV71多种亚型中相对保守,开发相应的衣壳结合抑制剂,阻断病毒与宿主相互作用,抑制效应更具广谱性,EV71变异产生的耐药性问题也可以得到改善。目前靶向EV71的抑制剂方面投入研究很多,但大多抗EV71机制尚不明确,而且未经过临床的验证,有待进一步考量。其次,至今还没有获准的抗病毒治疗方法来预防或治疗肠道病毒感染,这仍然是对公众健康的重大威胁。与再次投入大量人力、物力用于发现新的有抗EV71活性的化合物相比,从经批准的药物文库中筛选可能被重新用作肠道病毒抗病毒药物的化合物作为抑制剂会更加节约成本与时间[46]。专注于已批准的药物有几个优点:(1) 临床试验数据与经验,尤其是药代动力学安全性可以显著缩短开发时间;(2) 大多数批准药物靶点的生理作用是已知的,继续推进其作用机制研究,有针对性地进行改造并提高相应活性,以增加现有临床常用抗EV71药物方面新的适应症。作为小儿抗寄生虫药,苏拉明已经在临床上使用了几十年,因此,Ren等确定苏拉明是EV71的抑制剂时可以首先排除其在儿童身上应用安全性的担忧[33]。此外,一些中药及天然药物被认为是丰富但尚未开发的化学物质来源,随着药物筛选与合成技术的提高,从天然药物中筛选或者设计靶标合成抗EV71化合物已成为近些年国内研究EV71的治疗热点。此外,在民族药剂学资源丰富的中国,中药及天然药物的药效与益处在上下几千年的使用历史中已经有了很好的验证。因此,对它们的研究可以集中在民间医学中有令人信服的使用记录的植物化学物质上。其中,中药复方多个靶点是其发挥抗病毒作用的重要优势,如甘露消毒丹、双黄连、升麻葛根汤等[25, 86]。

截至目前,虽然很多抗病毒药物被研究发现,但其临床应用由于对宿主的潜在不利影响和耐药突变体的出现而受到阻碍[23]。尽管病毒靶向制剂继续主导临床,但具有宿主靶向机制的候选药物数量已从批准的抗病毒物的14%显著增加到所有抗病毒临床候选药物的27%[87],而且宿主因子不易产生耐受及突变,靶向宿主的活性成分也能成为有效的广谱抗病毒药物,所以加大靶向宿主的药物研发力度会是一个不错的选择。此前靶向宿主的相关药物研究多涉及抗病毒天然免疫反应,因此,根据EV71致病的免疫机制,干扰EV71复制相关的免疫途径可能是治疗EV71的一个新靶点。

对于抗病毒的体外研究,目前采用的二维细胞培养法并不能比拟细胞在人体内的自然生长过程,有关药物抗EV71的作用机制研究便缺乏一定的准确性。随着三维支架材料的广泛应用,多种细胞体外纳米自组装短肽和胶原水凝胶三维培养模型及腺病毒体外3D培养模型已被成功构建[88-90],尝试结合三维细胞培养技术进行药物抗EV71的研究会有更大的价值,尤其可用于开发有用的体外临床药物筛选平台。相信随着研究的不断深入,密切寻找相关靶标,提高药物筛选、分离与设计手段,一定会为抗EV71药物的研发打开新的局面,从而提高临床成功应用的可能性。



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