再见感冒：将药物引入病毒的口袋

在窗户外面，灿烂的阳光照耀着，空气中充满了温暖的湿气，凉风决定去度假，让我们受热。 我想将牛仔裤换成短裤，将笔记本电脑换成排球，将办公室换成海滩。 夏季与假期和假期相关，但是有时候，我们通常期望在冬季的客人（即感冒）被挤入这个闲置清单。 当气温大约为30时，温度不会变差。在夏天，急性呼吸道病毒感染将一个人变成蜗牛，沿着热的沥青缓慢地编织，留下一条黏液状的痕迹。

请问救援科学能帮助我们抵抗鼻病毒吗？ 当然，如果科学家们发现了一种新的方法来应对隐藏在以前未被开发的“口袋”中的犀牛/肠病毒，那么也许他们会回答您。 这是什么样的口袋，科学家想放什么呢？这将如何打败鼻病毒？ 我们将在研究小组的报告中找到答案。

学习基础

首先，我们快速回顾一下我们拥有的ARVI及其真正的含义。


鼻病毒的可视化。

ARVI，即急性呼吸道病毒感染，是病毒在人体（即其呼吸系统）中活跃活动的结果。 这些病毒包括来自肠病毒属的鼻病毒。 鼻病毒的主要结构特征之一是开放的病毒体，即没有外壳的病毒颗粒。

在人类中，鼻病毒会引起上呼吸道发炎，因为它们喜欢在覆盖鼻咽的粘膜中繁殖。 感染时的症状是每个人都比较标准和熟悉的-温度，流鼻涕，喉咙疼痛。 在没有治疗和机体免疫反应降低的情况下，急性呼吸道病毒感染会发展成支气管炎，鼻窦炎或中耳炎。

鼻病毒可以治疗和/或接种疫苗吗？ 从理论上讲是可能的，但几乎是不可能的，因为病原体的血清学变异数量非常大。 鼻病毒感染可以通过缓解症状来治疗，病毒本身会破坏免疫系统。

如果我们谈论病毒感染的治疗，那么就值得了解杀死病毒本身的过程。 通常，粗略地说，这是通过将药物引入其中来实现的。 目前，研究最多的抑制剂是衣壳结合剂，将其置于病毒衣壳的疏水口袋中。

在我们今天正在考虑的研究中，科学家们确定了一个以前未知的囊，该囊由病毒蛋白VP1和VP3形成，是不同类型的鼻鼻病毒的共同特征。 将药物引入该口袋将稳定病毒颗粒的关键区域，这将阻止释放病毒RNA所需的构象扩展。 因此，没有鼻涕，咳嗽和发烧。 同意，这听起来很鼓舞人心。

研究成果

图片编号1

科学家发现， 化合物17 （ 1a ）是苯磺酰胺的衍生物，是柯萨奇病毒B3株的有效抑制剂。 半最大有效浓度（EC50）为0.7±0.1μM（ 1b ）。

化合物17还抑制CVB1和CVB6的复制，对CVB4，CVB5和柯萨奇A9病毒（CVA9）表现出中等活性，但即使在最高测试浓度下也不会与CVB2反应（ 1b ）。 此外，该化合物在CVA16和EVA71（EV-A组），CVA21和PV1（EV-C组），EVD68（EV-D组）和鼻病毒B14（RVB14，RV-B）中也不受抑制。

在病毒载量分析中进一步证实了化合物17的抗病毒活性，其中它降低了EC50值分别为0.4±0.01μM和1.1±0.3μM（ 1 s ）的CVB3和CVB3病毒RNA形成中的剂量依赖性方式。

化合物pleconaril（一种抗病毒药物）与pleconaril一样，可在病毒周期的早期靶向CVB3的复制。 在感染后2小时引入化合物17的情况下，抗病毒活性大大降低（ 1d ）。

科学家提醒我们，早期的肠病毒抑制剂（例如pleconaril）与衣壳相互作用，并增强其对热灭活的抵抗力。 化合物17在46°C的温度下将CVB3的热稳定性提高了1.5，在49°C（ 1e ）时提高了2.1。

如果将化合物17和pleconaril合并使用，则将观察到协同抗病毒活性。 也就是说，这两种物质具有不同的抗病毒作用机制（ 1f ）。

观察数据使我们得出结论，化合物17非常适合与病毒衣壳中检测到的囊袋相关的测试。

为了更好地考虑化合物17与病毒衣壳CVB3的相互作用过程，科学家进行了冷冻电子显微镜检查。


图片编号2

衣壳蛋白的侧链很容易识别，并且Nancy CVB3同源性模型很容易适合海豹图。 此外，南希的低温EM菌株显示VP1的疏水口袋中缺乏脂质因子紧实。 然而，对差异的分析显示了额外的压实，这可能与化合物17（ 2a ， 2c ）的原子模型有关。

从图像2b中可以看出，该化合物具有长而短的肩部L形，允许连接17的“对接”。模拟显示，连接17通过前toprotomer界面上的两个VP1块和一个VP3块在口袋中连接。 由于病毒的二十面体类型对称，一个小盒（ 2c ）中可能有60个这样的区域。

所考虑的区域位于距pleconaril瞄准的疏水性口袋16Å的距离处。 因此，化合物17不能在与pleconaril相同的地方起作用，也就是说，在不干扰其抗病毒活性但对其进行补充的情况下。

科学家们模拟了蛋白质，界面，结构和化合物之间的相互作用，显示出残基VP1（73、75–78、155–157,159–160、219和234）和VP3（233–236）残基，形成了一个口袋（ 2d和2e ） 。

分析CVB3的56个氨基酸序列中这些口袋残基的保守性表明，16个中有7个被完全保留（即内部有化合物17），大约14个残基显示出97％的保守性。 袖珍保存也发生在B组的所有肠病毒中。

但是，并非所有病毒都容易受到化合物17的抑制。因此，有必要了解使它们具有如此抗性的原因。 为此，科学家进行了克隆选择，强调了4种抗药性突变。 四个氨基酸突变中的三个位于口袋附近（F76C，E78G和A98V），另一个（D133G）距离很远。


化合物17，rupintrivir（3C蛋白酶抑制剂）和TP0219（消耗谷胱甘肽的化合物）对CVB3 WT复制和修饰的CVB3变体的作用程度。

科学家通过逆向工程在CVB3克隆中制备了12个CVB3突变体。 还创建了不依赖谷胱甘肽的变体VPB1_T77M CVB3，其对耗尽谷胱甘肽的化合物TP0219具有抗性。

12个突变体中只有8个是有活力的（ 第2天 ），其中7个对化合物17有抗性，并且对rupintrivir的反应相同。

对唯一远离口袋的抗性突变进行的研究表明，VP1_D133G比CVB3 Nancy具有更高的耐热性，化合物17仍然可以使其稳定。 也就是说，VP1_D133G是补偿性突变，而不是阻止化合物17结合的突变。

但是VP1_T77参与谷胱甘肽的结合。 分析表明，不依赖谷胱甘肽的变体VP1_T77M CVB3对化合物17的敏感性降低。还发现，即使在最高测试浓度下，谷胱甘肽乙酯也对化合物17的抗病毒活性没有影响。

接下来，科学家检查了化合物17对病毒受体结合的潜在作用程度。 为此，使用了人柯萨奇病毒的蛋白质和链状连接的腺病毒受体（hCAR）。 即使在最高测试浓度下，在化合物17存在下CVB3的结合亲和力也不会降低。 另外，化合物17对CD55依赖性*肠病毒B（E-11病毒）具有活性。

CD55（补体分解加速因子）* -膜蛋白，补体系统抑制剂。

柯萨奇受体+腺病毒和CD55 + CVB3的结合位点不与囊袋相交这一事实也证实了实验数据。

因此，科学家发现化合物17可以完美整合到各种病毒的衣壳袋中。 研究的下一阶段是检查引入该口袋的药物的有效性。


图片编号3

在该测试过程中，使用了市售的物质（化合物20–50）和实验室修饰的化合物（化合物51–81）。

关于化合物17的活性的知识使得有可能分离出未来制备所必需的特定特性。 科学家分析了来自抗病毒测定的信息，并将其用于化合物17活性更高的类似物的合成中。

合成后产生的类似物对许多肠病毒具有活性：EV-B（CVB），EV-C（PV1和CVA21），EV-D（EVD68），RV-A（RVA09，RVA59和RVA63）和RV-B（ RVB14）（ 3a ）。 不幸的是，所产生的化合物均未对EVA病毒具有活性（CVA16和EVA71）。


对某些病毒具有最大潜在活性的化合物。

在所有类似物中，化合物29和48对所有6种测试的CVB（Koskashi B组病毒）具有活性。 化合物48以144μM的浓度完全抑制PV1复制。 化合物77显示出针对RV-A和RV-B的抗病毒活性。

如图3所示，新分子的形状与口袋的形状互补。 科学家能够从R3位置的羧基（其中氢原子对于抗病毒活性是必需的）和R2位置的羟基（其中羟基显示出其对广泛的抗病毒作用的益处）建立清晰的结构-性质关系（分子的化学结构与其生物学活性）。 Cryo-EM结构表明，R3与抑制残基VP1_R234之间存在电荷互补性。

测试结果的总体表明在各个组的衣壳病毒口袋中，被测化合物的实施程度相当高。

为了更详尽地了解这项研究的细微差别，建议您查看科学家的报告（ 此处或此处 ）

结语

总结起来，科学家们发现了肠道病毒结构的口袋，里面充满了可以阻止病毒传播或完全破坏病毒的药物。

主要特征是化合物17及其修饰的类似物，对CVB3具有很高的活性。 在不同的病毒组中，识别出的口袋彼此非常相似，这使得可以进一步开发具有广泛作用的药物。

换句话说，现在可以轻松克服以前没有人治疗过的病毒。 当然，鉴于可能破坏其工作的疾病和异常现象的数量众多，这为人类敞开了多种病毒之门，仅依靠人类免疫系统并不是最明智的想法。 考虑到地球上的人口和城市化的速度，这种研究和开发在我们时代极为重要。 这些指标极大地影响了病毒感染的传播速度。 此外，拥有一种可以从根本上克服病毒的药物，一个人就无需单独应对每种症状，即购买一堆其他药物（滴剂，喷雾剂，片剂，混悬剂等）。

科学家将继续他们的工作，专注于寻找对最大数量的病毒最有效的化合物。 我们只能祝他们好运，直到他们完成工作为止，自己抗击寒冷。



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