Nat Commun|謝偉/董曉武/張榮合作揭示靶向SARS-CoV-2 NSP14強(qiáng)效抑制劑并逆轉(zhuǎn)NSP14介導(dǎo)的宿主調(diào)控

在新冠病毒（SARS-CoV-2）持續(xù)變異的背景下，尋找具有新作用機(jī)制的抗病毒靶點(diǎn)成為全球藥物研發(fā)的重要方向。11月3日，浙江大學(xué)藥學(xué)院謝偉/董曉武課題組、復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院/上海市重大傳染病和生物安全研究院張榮課題組等團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在Nature Communications在線發(fā)表了題為“SARS-CoV-2 NSP14 inhibitor exhibits potent antiviral activity and reverses NSP14-driven host modulation”的研究論文。該研究鑒定出一種高效、選擇性強(qiáng)的非核苷類NSP14甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑C10，不僅表現(xiàn)出卓越的抗新冠病毒活性，還揭示了NSP14在宿主轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的新機(jī)制，為抗冠狀病毒廣譜藥物研發(fā)提供了新的思路和候選化合物。

NSP14：病毒復(fù)制與免疫逃逸的關(guān)鍵酶

SARS-CoV-2非結(jié)構(gòu)蛋白NSP14是一種雙功能酶，由N端3′–5′外切核酸酶（ExoN）和C端N7-鳥苷甲基轉(zhuǎn)移酶（N7-MTase）兩部分組成。前者在病毒RNA復(fù)制中執(zhí)行“校對(duì)”功能，后者則負(fù)責(zé)催化病毒RNA帽結(jié)構(gòu)（RNA cap）的N7位甲基化，使病毒mRNA模擬宿主信使RNA，從而逃避免疫識(shí)別并促進(jìn)復(fù)制。先前研究表明，NSP14的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的功能相互依賴，其活性缺陷會(huì)顯著削弱病毒增殖能力，因此NSP14被認(rèn)為是冠狀病毒復(fù)制中不可或缺的核心靶點(diǎn)之一。

然而，與SARS-CoV-2主蛋白酶（Mpro）或RNA依賴性RNA聚合酶（RdRp）相比，NSP14的藥物開發(fā)仍處于早期階段。已有報(bào)道的核苷類似物型抑制劑在細(xì)胞體系中效果有限，而非核苷類化合物普遍存在靶點(diǎn)選擇性不足的問題。因此，開發(fā)一種高效、選擇性強(qiáng)且具備細(xì)胞及動(dòng)物模型活性的NSP14抑制劑具有重要意義。

高效非核苷類NSP14抑制劑的發(fā)現(xiàn)

研究團(tuán)隊(duì)基于結(jié)構(gòu)導(dǎo)向的藥物篩選與藥化設(shè)計(jì)改造，發(fā)現(xiàn)化合物C10能特異性結(jié)合于NSP14的S-腺苷甲硫氨酸（SAM）結(jié)合口袋，并以高親和力抑制其N7-MTase活性。與人源甲基轉(zhuǎn)移酶的結(jié)構(gòu)比較顯示，NSP14的SAM結(jié)合位點(diǎn)具有顯著差異，為選擇性藥物設(shè)計(jì)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在細(xì)胞水平實(shí)驗(yàn)中，C10對(duì)多種SARS-CoV-2毒株（包括主要變異株）均展現(xiàn)出強(qiáng)效抑制作用，其半數(shù)抑制濃度（EC50）介于64.0至301.9 nM之間，與FDA批準(zhǔn)藥物瑞德西韋（remdesivir）相當(dāng)。更為重要的是，C10還表現(xiàn)出對(duì)其他β冠狀病毒的廣譜抗病毒活性，表明其作用機(jī)制具有普適性。

抑制病毒復(fù)制并調(diào)控宿主應(yīng)答

機(jī)制研究表明，C10通過占據(jù)NSP14的SAM結(jié)合口袋，阻斷病毒RNA帽結(jié)構(gòu)甲基化，從而顯著抑制病毒翻譯及復(fù)制。同時(shí)，C10還能激活宿主免疫相關(guān)通路，表現(xiàn)出一定的免疫刺激效應(yīng)。更值得關(guān)注的是，通過轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)C10可有效逆轉(zhuǎn)NSP14引起的宿主基因轉(zhuǎn)錄改變與細(xì)胞周期停滯，提示NSP14不僅參與病毒RNA加工，還通過調(diào)控宿主轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)病毒感染與免疫逃逸。在轉(zhuǎn)基因小鼠感染模型中，C10顯著降低病毒載量并改善病理損傷，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在體內(nèi)的抗病毒效能。

冠狀及其它病毒藥物研發(fā)啟示

該研究首次系統(tǒng)揭示了非核苷類NSP14抑制劑的抗病毒機(jī)制與宿主調(diào)控效應(yīng)，并以C10為代表展示了其作為候選藥物的開發(fā)潛力。研究結(jié)果不僅為SARS-CoV-2及其變異株的治療提供了新思路，也為其他RNA病毒帽結(jié)構(gòu)甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑的設(shè)計(jì)提供了重要參考。

該研究由浙江大學(xué)藥學(xué)院謝偉研究員、董曉武教授與復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院/上海市重大傳染病和生物安全研究院張榮研究員為共同通訊作者，浙江大學(xué)藥學(xué)院博士研究生羅夢(mèng)鑫/莫俊、復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士研究生王子樵為共同第一作者，以及來自復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)第二附屬醫(yī)院及上海公共衛(wèi)生臨床中心等多家機(jī)構(gòu)的科研人員共同完成。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金原創(chuàng)探索計(jì)劃項(xiàng)目與面上項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、浙江省重大科技專項(xiàng)、上海市市級(jí)科技重大專項(xiàng)“重大突發(fā)傳染病防控關(guān)鍵核心技術(shù)研究”等項(xiàng)目的支持。這項(xiàng)成果展示了中國科研團(tuán)隊(duì)在冠狀病毒分子機(jī)制解析與抗病毒藥物開發(fā)領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新與國際影響力，為應(yīng)對(duì)未來可能出現(xiàn)的新型冠狀病毒及其他RNA病毒感染奠定了堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)。