新冠强效药迎来曙光！西湖大学最新研究：开发增强的广谱肽可有效抑制多种SARS-CoV-2变体

持续的 COVID-19 大流行已导致超过 600 万人死亡。尽管许多已批准的疫苗和治疗方法可有效减轻严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）感染引起的症状，但不同的 SARS-CoV-2 相关变体，尤其是 Omicron 变体，已被证明可以广泛逃避免疫力。因此，仍然迫切需要开发高效、广谱的抗病毒药物来抑制当前和未来出现的 SARS-CoV-2 变种。

近日，西湖大学的党波波团队研发了一种广谱 SARS-CoV-2 融合抑制剂，命名为A1L35HR2m-Chol，它能够在体外和体内广泛有效地抑制冠状病毒，并且对当前和新出现的 SARS-CoV-2 变种表现出强大的功效。该研究题为“An enhanced broad-spectrum peptide inhibits Omicron variants in vivo”，发表在Cell Reports Medicine杂志。

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

为了开发强效、广谱的抗冠状病毒抑制剂，研究人员首先通过相对较长的柔性接头(GGGGS)7将ACE2衍生的肽A1引入到HR2m肽的N端，生成A1-(GGGGS)7-HR2m (A1L35HR2m)。研究人员还通过交换 A1 肽和 HR2m 肽 (HR2mL35A1) 的位置或通过缩短接头长度来构建其他三种融合肽，以生成 A1L5HR2m 和 A1HR2m。所有四种融合肽均通过重组表达制备，并使用 SDS-PAGE 和液相色谱-质谱法对所得肽的纯度进行了表征。

 图1：A1L35HR2m、HR2mL35A1、A1L5HR2m 和 A1HR2m 的设计和特性

接下来，研究人员使用 SARS-CoV-2 假型病毒感染测定评估了 A1L35HR2m、HR2mL35A1、A1L5HR2m 和 A1LHR2m 的抑制活性。结果发现，在具有长柔性接头的 HR2m 肽的 N 末端添加 ACE2 衍生肽 A1 可以显著提高抗 SARS-CoV-2 活性。

接下来，研究人员采用 S 蛋白介导的细胞-细胞融合测定探索 A1L35HR2m 病毒抑制机制，结果发现 A1L35HR2m 有效抑制 SARS-CoV-2 D614G S 蛋白介导的 293T/EGFP/S 和 Caco-2 细胞之间的细胞融合，这些结果表明，A1L35HR2m 增强的抗 SARS-CoV-2 活性可能是由于其抑制 SARS-CoV-2 与靶细胞融合的能力提高。

 图2：将ACE2衍生肽A1与HR2m肽的N端缀合显著增强了对SARS-CoV-2感染的抑制活性

许多研究表明，SARS-CoV-2 HR2 衍生肽可以与 HR1 结构域产生竞争性相互作用，从而阻断病毒与靶细胞膜融合。为了研究 A1L35HR2m 中 A1 肽的引入是否会改变 HR2m 肽的原始功能，研究人员进行了生物层干涉测量 (BLI) 实验来表征 HR1 肽结合亲和力。结果发现，在A1L35HR2m中添加肽A1确实增加了HR1结合亲和力，这可能有助于提高病毒抑制活性。

以往的研究表明，HR2衍生肽的脂质修饰可以显著提高抗病毒活性。考虑到A1L35HR2m的抗病毒机制与HR2衍生肽相似，研究人员对A1L35HR2m的C端进行位点特异性修饰，生成A1L35HR2m-Chol。研究的结果表明，A1L35HR2m-Chol 对不同的 SARS-CoV-2 VOC、SARS-CoV 和 MERS-CoV 表现出广泛而有效的抑制活性。

 图3：A1L35HR2m-Chol广泛有效抑制假型冠状病毒感染

细胞毒性研究结果表明，A1L35HR2m-Chol 未表现出体外或体内毒性，低或高剂量的A1L35HR2m-Chol给药对小鼠的肝肾功能没有影响。

先前的研究表明，脂质HIV-1融合抑制剂可以增强离体抗HIV-1活性并提高体内稳定性。研究人员接下来探索了 A1L35HR2m-Chol 是否也表现出增强的离体抗 SARS-CoV-2 活性和延长的体内半衰期。

研究人员在肺、鼻和气管中发现了高浓度的 A1L35HR2m-Chol，这些器官与 SARS-CoV-2 感染过程特别相关。肺、鼻和气管中的肽浓度在 8 小时达到峰值。这些结果表明Chol缀合至A1L35HR2m的C末端可以显著延长体内半衰期。

 图4：肽处理小鼠血浆或组织匀浆样品中的离体抗SARS-CoV-2 D614G活性和肽浓度

最后，研究人员评估了 A1L35HR2m-Chol 对 Omicron BA.2.12.1 和 BA.5 菌株的抗病毒功效。结果表明，A1L35HR2m 可抑制 BA.2.12.1 和 BA.5 复制，A1L35HR2m-Chol 也可以有效抑制 BA.2.12.1 和 BA.5 复制。此外，A1L35HR2m-Chol 在抑制真正的 Omicron BA.2.12.1 和 BA.5 感染方面比 A1L35HR2m (IC 50 ) 更显著有效。

在研究过程中，Omicron EG.5.1 成为了 SARS-CoV-2 的主要毒株。然后作者评估了 A1L35HR2m-Chol 针对 Omicron EG.5.1 的抗病毒功效。研究人员首先使用 VeroE6-TMPRSS2 细胞进行微量中和病毒载量测定。结果显示，A1L35HR2m-Chol 可显著抑制 EG.5.1 复制。总之，A1L35HR2m-Chol 可以在体外和体内有效抑制新出现的占主导地位的 EG.5.1 变体。

随着 SARS-CoV-2 继续在全球传播，新的变种仍在迅速出现，对当前的疫苗和治疗方法提出了重大挑战。病毒与靶细胞之间的膜融合机制在不同冠状病毒中非常保守，HR1结构域和HR2结构域之间的六螺旋束形成在驱动膜融合中起着关键作用。

总之，在本文中研究人员建立了一种显著提高 HR2 肽病毒抑制活性的方法，并且工程化的 A1L35HR2m-Chol 可有效抑制不同的 SARS-CoV-2 VOC、SARS-CoV 和 MERS-CoV。我们相信 A1L35HR2m-Chol 是一种有前途的抗病毒分子，可以在体外和体内广泛有效地抑制冠状病毒，它也将保留对未来出现的 SARS-CoV-2 变体的抑制活性，值得进一步的转化研究。

参考文献：

Bi W, Tang K, Chen G, et al. An enhanced broad-spectrum peptide inhibits Omicron variants in vivo. Cell Rep Med. Published online February 3, 2024. doi:10.1016/j.xcrm.2024.101418