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【李德海&王伟课题组】李德海教授与王伟教授合作团队在抗甲型流感病毒方面取得重要进展

作者:蔡超时间:2020-06-17


甲型流感病毒(Influenza A Virus,IAV)的爆发流行不仅给人类生命健康带来巨大威胁,还会带来巨大的经济损失。据WHO报道由H1N1 和H3N2 等亚型的IAV 引发的季节性流感每年在世界各地蔓延,导致大约300-500万例严重疾病和大约29-65万人死亡。但是目前上市的抗IAV药物种类少、副作用多、易产生耐药性。因此,研发低毒高效的新型抗IAV药物十分迫切。IAV的表面蛋白血凝素(HA)是目前备受关注的抗流感药物新靶标之一,其能够通过结合唾液酸及介导病毒膜融合来促进IAV的入侵和核蛋白体的释放。因而靶向HA的化合物有望研发成为新型的IAV侵入抑制剂,可广泛用于IAV的治疗和预防。

我院李德海教授课题组和王伟教授课题组十余年来通力合作,在新型抗甲型流感病毒药物研究方面取得重要进展。课题组前期发现了深海真菌来源的新骨架化合物penilactones A 和 B,并在此基础上预测了clavatol单元及与γ-丁内酯单元的结合很可能涉及非酶催化,且clavatol很可能存在一个化学活泼态,即ortho-Quinone methide(o-QM)等价物。而化学活泼态中间体模块在自然界中往往具有“武器库”和“解毒剂”的功能,所介导的非酶催化是形成天然产物结构和活性多样性的重要组成。受此启发,利用o-QM活泼态等价物,通过体外添加药效团结合化学衍生法共获得15个系列具有clavatol单元的类天然产物(pesudo natural product)。

随后,利用抗IAV的分子和细胞模型对这些类天然产物进行抗IAV活性筛选,发现系列产物具有不同程度的抗IAV作用,其中具有全新骨架结构的penindolone (PND)呈现出显著的体外抗IAV作用(SI > 55.0),优于阳性药Ribavirin和HA抑制剂Arbidol。PND的抗IAV作用具有广谱性,对H3N2和H1N1亚型的6种流感病毒株都具有显著的抑制作用,且不易产生耐药性。另外,PND口服或滴鼻给药都能够显著提高IAV感染小鼠的生存率,降低肺病毒滴度,减轻肺部炎性损伤,优于同剂量的临床药物奥司他韦。与奥司他韦作用于NA靶点不同,PND不抑制NA活性,但抑制HA介导的红细胞凝集和膜融合过程,表明其可能靶向于病毒的HA蛋白。

  


  

基于此,进一步利用SPR实验发现PND确实能够特异性结合H1N1和H3N2病毒的HA蛋白,且显著抑制H5N1禽流感假病毒的感染;而胰酶裂解实验和HA变构实验表明PND抑制HA2介导的变构但不抑制HA0的裂解。为探究PND作用位点,进一步利用计算机虚拟对接、耐药株筛选等技术研究提示PND可能主要通过结合HA2区段的15位Thr及附近氨基酸来稳定HA的融合前构象,从而阻止HA2变构为伸展状态。为了验证此假设,构建了HA点突变的IAV假病毒(IAV-GFP)结合荧光定量分析发现PND作用T359A点突变的假病毒几乎不能抑制其感染,表明T359位(HA2节段的15位Thr)是PND作用HA的关键结合位点,T30位(HA1的30位Thr)为次要结合位点。因此,PND以独特的作用模式同时结合HA1和HA2区段的Thr来干扰IAV的吸附和膜融合过程,从而抑制IAV的体内外侵染。总之,本研究不仅为新型抗IAV海洋药物的研发提供物质基础和理论参考,还将为靶向血凝素蛋白的抗IAV治疗提供借鉴。此外,PND能同时抑制IAV的吸附和膜融合,有别于传统的膜融合抑制剂阿比朵儿;且口服和滴鼻皆可发挥抗病毒作用,将可作为达菲等抗IAV药物的一个补充,具有广阔的应用前景。

  


该研究成果于2020年6月10日在线发表于药学顶尖期刊Journal of Medicinal Chemistry(药学一区,TOP期刊)。澳门壹号娱乐官网李德海教授和王伟教授为该成果的共同通讯作者,研究生吴广畏,于桂洪,俞蕴嘉和青年教师杨爽副教授为并列第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家基金委-山东省联合基金以及山东省面上基金等项目的资助。

Chemoreactive-inspired discovery of influenza A virus dual inhibitor to block hemagglutinin-mediated adsorption and membrane fusion. J. Med. Chem., 2020 Jun 10, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c00312.

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.0c00312

  


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