Advanced Science|巴洛沙韋骨架的“跨界改造”獲得具有體內外強效抗HSV-1活性的pUL15C抑制劑

單純皰疹病毒（HSV）為人群中感染率最高的致病DNA病毒之一，分為HSV-1與HSV-2兩種亞型。其中HSV-1主要引發口唇皰疹，也可導致眼部感染（皰疹性角膜炎）甚至致命性的中樞神經系統感染（皰疹性腦炎）；HSV-2則以生殖器皰疹為主要病癥，并與新生兒感染及HIV傳播風險升高密切相關。現行臨床一線藥物（阿昔洛韋、伐昔洛韋及泛昔洛韋等）均通過競爭性抑制病毒DNA聚合酶而阻斷復制，然而該策略僅可縮短發作期1–2天，且在免疫抑制患者中耐藥株檢出率逐年上升。盡管2020年后上市的普瑞利韋（pritelivir）通過靶向解旋酶-引物酶復合體提供了新作用機制，但抗病毒譜與耐藥屏障仍有限，臨床亟需結構新穎、靶點獨特、可覆蓋耐藥株的下一代藥物。

近日，西班牙馬德里自治大學Luis Menéndez-Arias教授聯合山東大學展鵬/劉新泳團隊在國際權威期刊《Advanced Science》（影響因子?：14.3，中科院1區Top期刊）上發表題為“Discovery of a Baloxavir-Inspired Endonuclease lnhibitor That Prevents Herpes Simplex Virus 1 Replication in Cell Culture and In Vivo”的研究論文。研究團隊作者以HSV-1末端酶（terminase）pUL15C亞基為切入點，借鑒已上市抗流感藥物巴洛沙韋酸（baloxavir acid）的螯合機制，運用“優勢結構再定位”策略，設計并合成了一系列多環吡啶酮衍生物，最終獲得高活性候選物LN-7。該化合物通過阻斷病毒DNA的切割與包裝，在細胞及動物層面均表現出顯著抗病毒活性，且對阿昔洛韋耐藥株保持敏感性，為首個針對HSV基因組包裝環節的抗病毒候選分子。

HSV-1末端酶由pUL15、pUL28與pUL33三種亞基組成，是病毒將長串聯體DNA切割成單體并注入衣殼的“分子馬達”。其中，pUL15的C端（pUL15C）兼具核酸內切酶活性與序列特異性識別功能，其晶體結構（PDB code: 4IOX）顯示該域屬于金屬離子依賴性酶家族，催化核心通過雙金屬離子機制水解磷酸二酯鍵，與流感病毒PA核酸酶及HIV整合酶具有相似的拓撲特征。鑒于巴洛沙韋酸可螯合PA亞基的Mg2?/Mn2?從而阻斷cap-snatching過程，作者推測其多環吡啶酮母核亦可能移植至pUL15C抑制劑設計。保留母核金屬螯合核心并對下方三芳環系統進行結構優化，經兩輪“設計-合成-評價”循環，最終發現候選化合物LN-7。

為解析作用模式，研究團隊以HSV-1 pUL15C晶體結構（PDB code：4IOX）為模板，結合人巨細胞病毒同源蛋白pUL89C（PDB code: 6EY7）補充活性位點Mn2?離子，并通過分子動力學模擬重建缺失的603–613與686–704柔性環區，構建獲得LN-7–pUL15C復合物穩定模型。模擬結果顯示，LN-7的多環吡啶酮三羰基系統通過三個氧原子與Mn2?形成五元螯合環，同時其聯苯側鏈與Phe512及Arg695分別產生π-π堆積與陽離子-π相互作用，從而立體阻擋DNA底物進入催化中心。定點突變實驗進一步證實，F512A或R695A突變均導致酶活性喪失，提示上述殘基雖非底物接觸位點，卻通過“門控”機制調控抑制劑結合，為后續結構優化提供明確方向。

藥代動力學與安全性評估表明，LN-7在雄性SD大鼠中口服吸收良好，絕對生物利用度為48.4 %，消除半衰期（t1/2,po = 5.54 h）與低血漿清除率（Cl < 5 mL·min?1·kg?1）支持一日一次給藥；組織分布容積（Vd > 2 L/kg）提示藥物可廣泛到達潛在潛伏部位。連續5天灌胃75 mg·kg-1·d-1的急性毒性實驗未觀察到動物死亡、體重下降或肝腎功能指標異常，主要臟器未見組織病理學改變，初步治療指數> 1000。體內藥效學采用BALB/c小鼠HSV-1全身感染模型，在預防性（感染前1 d給藥）與治療性（感染后2 h給藥）兩種方案下，LN-7均能將肺、腦及嗅球中的病毒滴度降低1–2 log??（p < 0.01），療效與等劑量阿昔洛韋相當；與阿昔洛韋聯合應用未出現毒性疊加，提示其具備單藥或聯合治療開發潛力。

綜上，LN-7作為首個靶向HSV基因組包裝過程的小分子抑制劑，兼具明確的機制、良好的體外活性、藥代動力學特征、安全性及體內藥效，為HSV感染（尤其耐藥毒株感染）的治療提供新型候選藥物。本研究涉及的“優勢結構再定位”策略與針對新冠、猴痘、基孔肯雅病毒等新發與再發病毒藥物研發的首選策略——“老藥新用”（即，首先篩選已知的同家族病毒抑制劑）異曲同工，拓展了快速發現原創抗病毒藥物研發的新途徑。

Luis Menéndez-Arias教授與山東大學展鵬/劉新泳團隊在基于靶標（聚焦金屬酶）的抗病毒藥物研究領域具有長期的緊密合作，運用優勢結構聚焦庫構建與表型篩選發現多類高效低毒的HIV RNase H抑制劑，在Drug Resist Updat、Acta Pharm Sin B、Drug Discov Today、J Mol Biol、Chem Soc Rev等共同發表文章19篇，共同主編專著《Antiviral Drug Discovery and Development》，申報國際專利1項。

本研究是雙方前期合作的深化與拓展。西班牙馬德里自治大學博士研究生Sabina Andreu、山東大學博士后唐凱以及山東大學碩士研究生周加慧為第一作者。該工作得到國家重點研發計劃、山東實驗室項目等資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202508006

附：山東大學藥學院抗病毒藥物研發團隊招聘博士后啟事https://www.pharm.sdu.edu.cn/info/1051/20123.htm

編輯 老Q