Cell子刊：西湖大學研發廣譜肽可有效抑制多種新冠病毒變體

　　COVID-19大流行已導致超過600萬人喪生。盡管已有許多疫苗和治療方法獲得批準，并且可以有效減輕嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）感染引起的癥狀，但是不同的SARS-CoV-2變體，尤其是Omicron變體，已被證明可以廣泛逃避免疫反應。目前，一些針對新冠病毒主蛋白酶的小分子藥物顯示出對突變株具有良好的耐受性。然而，不同的耐藥毒株不斷出現，而小分子藥物的廣泛使用也可能進一步加速耐藥毒株的出現。

　　與其他冠狀病毒類似，SARS-CoV-2的感染需要病毒包膜與細胞膜之間的融合，這個過程是由病毒刺突蛋白（S蛋白）介導的。SARS-CoV-2的S蛋白由S1和S2兩個亞基組成，S1亞基通過受體結合域（RBD）與細胞受體血管緊張素轉化酶2（ACE2）結合，觸發S2亞基發生構象變化，從而在HR1和HR2兩個結構域之間形成六螺旋結構（6-HB），驅動靶細胞和病毒膜融合。由于HR1和HR2這兩個結構域在不同冠狀病毒中非常保守，因此，來源于這兩個結構域的多肽被認為是有前景的抗病毒藥物。

　　近期，西湖大學的黨波波研究團隊在在《Cell Reports Medicine》雜志上發表了一篇題為“An enhanced broad-spectrum peptide inhibits Omicron variants in vivo”的文章，該研究開發了一種廣譜SARS-CoV-2融合抑制劑，命名為A1L35HR2m-Chol。該抑制劑能夠在體外和體內廣泛有效地抑制冠狀病毒，并對當前和新出現的SARS-CoV-2變種表現出強大的功效。這一研究結果為控制冠狀病毒的傳播提供了重要的突破，對于應對COVID-19大流行和未來的冠狀病毒變種具有重要意義。

來源：https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101418

　　有研究表明，將靶向SARS-CoV-2病毒刺突蛋白不同位點的配體結合起來可能會產生協同的抑制效果。黨波波研究團隊推測來源于ACE2的多肽與RBD結構域結合后可能會破壞病毒刺突蛋白的穩定性，最終導致HR1結構域的暴露。隨后，來源于HR2的肽可能會與病毒HR1結構域結合，從而抑制病毒。

　　團隊研究人員首先通過相對較長的柔性接頭(GGGGS)7將ACE2衍生的肽A1引入到HR2m肽的N端，生成A1-(GGGGS)7-HR2m (A1L35HR2m)。研究人員還通過交換 A1 肽和 HR2m 肽 (HR2mL35A1) 的位置或通過縮短接頭長度來構建其他三種融合肽，以生成 A1L5HR2m 和 A1HR2m。所有四種融合肽均通過重組表達制備，并使用 SDS-PAGE 和液相色譜-質譜法對所得肽的純度進行了表征。

圖：A1L35HR2m、HR2mL35A1、A1L5HR2m 和 A1HR2m 的設計和特性

　　研究人員使用 SARS-CoV-2 假型病毒感染測定評估了 A1L35HR2m、HR2mL35A1、A1L5HR2m 和 A1LHR2m 的抑制活性。結果發現，在具有長柔性接頭的 HR2m 肽的 N 末端添加 ACE2 衍生肽 A1 可以顯著提高抗 SARS-CoV-2 活性。研究人員采用 S 蛋白介導的細胞-細胞融合測定探索 A1L35HR2m 病毒抑制機制，結果發現 A1L35HR2m 有效抑制 SARS-CoV-2 D614G S 蛋白介導的 293T/EGFP/S 和 Caco-2 細胞之間的細胞融合，這些結果表明，A1L35HR2m 增強的抗 SARS-CoV-2 活性可能是由于其抑制 SARS-CoV-2 與靶細胞融合的能力提高。

　　先前的研究表明，脂質HIV-1融合抑制劑可以增強離體抗HIV-1活性并提高體內穩定性。研究人員接下來探索了 A1L35HR2m-Chol 是否也表現出增強的離體抗 SARS-CoV-2 活性和延長的體內半衰期。

　　研究團隊使用已建立的K18-hACE2轉基因小鼠模型評估了A1L35HR2m-Chol的預防和治療效果。在預防性研究中，研究團隊發現相比于對照組的小鼠，接受A1L35HR2m-Chol治療的小鼠的肺組織勻漿中的病毒RNA拷貝數量明顯減少，鼻甲中的病毒RNA拷貝數量也明顯減少。此外，在A1L35HR2m-Chol治療的小鼠中，可傳染性病毒滴度顯著低于對照組。

　　值得注意的是，接受A1L35HR2m-Chol治療的小鼠鼻甲中幾乎沒有可傳染性病毒滴度，這表明A1L35HR2m-Chol具有抑制病毒傳播的潛力。在治療性研究中，相比于對照組，接受A1L35HR2m-Chol治療的小鼠鼻甲中的病毒RNA拷貝數顯著減少，而肺組織勻漿中的病毒RNA拷貝數兩組之間沒有顯著差異。更重要的是，A1L35HR2m-Chol完全抑制了肺組織勻漿中的可傳染性病毒滴度，并沒有檢測到活的SARS-CoV-2病毒顆粒。A1L35HR2m-Chol在預防和治療模式下對SARS-CoV-2 Omicron BA.5感染均表現出強效的保護作用。

圖. A1L35HR2m-Chol在體外和體內有效抑制Omicron EG.5.1突變株

　　在研究過程中，Omicron EG.5.1 成為了 SARS-CoV-2 的主要流行毒株。作者評估了 A1L35HR2m-Chol 針對 Omicron EG.5.1 的抗病毒功效。研究人員首先使用 VeroE6-TMPRSS2 細胞進行微量中和病毒載量測定。結果顯示，A1L35HR2m-Chol 可顯著抑制 EG.5.1 復制。總之，A1L35HR2m-Chol 可以在體外和體內有效抑制新出現的占主導地位的 EG.5.1 變體。

　　隨著SARS-CoV-2在全球繼續傳播，新的變種仍在迅速出現，對當前疫苗和治療方法提出了巨大挑戰。病毒與宿主細胞之間的膜融合機制在不同的冠狀病毒中非常保守，HR1和HR2結構域之間的六螺旋捆綁在驅動膜融合中起著關鍵作用。

　　在這項研究中，黨波波研究團隊成功地開發了一種能夠顯著提高HR2肽病毒抑制活性的方法。通過工程化的A1L35HR2m-Chol，成功地抑制了不同的SARS-CoV-2 VOC、SARS-CoV和MERS-CoV。這一發現表明A1L35HR2m-Chol是一種具有潛力的抗病毒分子，可以在體外和體內廣泛有效地抑制冠狀病毒。此外，研究團隊相信A1L35HR2m-Chol還能保持對未來出現的SARS-CoV-2變異體的抑制活性。這些發現為進一步的轉化研究提供了有力的依據。