武漢病毒所篩選得到四級病原拉沙病毒的入侵抑制劑

　　近日，中國科學院武漢病毒研究所/病毒學國家重點實驗室肖庚富研究組在病毒學雜志Journal of Virology上發表題為Screening and Identification of Lassa Virus Entry Inhibitors from an FDA-Approved Drugs Library（《基于FDA批準藥物庫篩選并鑒定拉沙病毒入侵抑制劑》）的研究論文。該研究成功篩選得到阻斷四級病原拉沙病毒（Lassa virus，LASV）入侵的藥物：拉西地平和苯氧司林；并對其作用機制進行了詳細闡述。

　　LASV屬沙粒病毒科（Arenaviridae），哺乳類沙粒病毒屬（Mammarenavirus），引發烈性傳染病拉沙熱，被美國疾控中心歸類為A類生物恐怖病原（Category A bioterrorism agent）。LASV的天然宿主是嚙齒類多乳鼠，人主要通過接觸含有病毒的動物排泄物或氣溶膠感染，人與人之間也會發生相互傳播。LASV主要在西非地區流行，每年約30-50萬人感染，在住院患者中的致死率最高可達70%，幸存者往往也會伴有耳聾等嚴重后遺癥。在今年年初，尼日利亞爆發了該國史上最嚴重的一次拉沙熱疫情，截至3月15日，已有365人確認感染拉沙熱，其中81人死亡。了解LASV的致病機制，發展針對LASV的治療手段非常必要。目前還沒有FDA批準的針對LASV的特效藥物和疫苗，治療手段僅限于在感染早期使用廣譜抗病毒藥物利巴韋林，因此迫切需要研發高效、特異的抗LASV藥物。

　　病毒入侵是病毒生命周期至關重要的一步，是抗病毒藥物設計的重要靶點之一。構建了以水泡性口炎病毒為骨架、囊膜蛋白為LASV囊膜糖蛋白 GPC（glycoprotein complex）的假型病毒和重組病毒，假型病毒和重組病毒由于囊膜蛋白與LASV相同，因此可以在生物安全二級的條件下模擬LASV的入侵過程。由于其攜帶報告基因，可用于高通量篩選實驗。

　　研究人員通過對1018種FDA批準的藥物文庫進行高通量篩選，鑒定出兩種特異性抑制LASV入侵的藥物：拉西地平和苯氧司林，它們的IC50分別為2.6μM和5.3μM（圖1）。通過進一步的機制探索，研究人員發現兩個藥物都是通過抑制酸性pH誘導的膜融合從而阻止LASV的入侵。通過篩選適應性突變，明確拉西地平的作用靶點是信號肽SSP胞外域的第40位蘇氨酸（T）；突變為賴氨酸（T40K）后對拉西地平的敏感性降低。進一步的研究發現T40突變為K、精氨酸（R）、天冬氨酸（D）的重組病毒都具有顯著的耐藥性，而T40突變為丙氨酸（A）的重組病毒沒有表現出耐藥性。對這些突變病毒的生長特性考察發現， T40K突變的病毒生長特征最接近野生型病毒，而T40R和T40D突變的病毒生長明顯弱于野生型病毒。在此基礎上，考察拉西地平和苯氧司林的廣譜抗病毒活性，發現拉西地平對于Mopeia virus（MOPV）和A級病原Guanarito virus（GTOV）也有顯著的抑制效果，IC50分別為4.8 μM和6.2 μM；苯氧司林對于MOPV、GTOV和Chapare virus（CHPV）有著顯著的抑制作用，IC50分別為8.3μM、6.1μM和8.0μM。

　　該實驗揭示了兩種FDA批準的小分子藥物能夠在微摩爾濃度下有效地抑制LASV的入侵過程，其作用機制是通過與SSP和GP2亞基相互作用，穩定GPC膜融合前的構象，抑制膜融合而發揮其抗病毒效果。該研究鑒定出有潛力的LASV入侵抑制劑，為進一步揭示沙粒病毒入侵機制和發展抗沙粒病毒藥物奠定了實驗基礎。

　　這種老藥新用的策略可以加快候選藥物的臨床實驗進程，適用于新發、烈性傳染性疾病的應急處置。以往針對EBOV的藥物研究鑒定出了用于治療高血壓和矽肺的中藥粉防己堿可以有效抑制EBOV的入侵過程，針對寨卡病毒（ZIKV）和日本乙型腦炎病毒（JEV）的FDA批準藥物篩選工作也鑒定出了有效抑制病毒的藥物，證明了這種策略的可行性。

　　碩士研究生王培林為論文第一作者，副研究員王薇為通訊作者。

　　該研究得到了國家重點研發計劃(2018YFA0507204)、國家自然科學基金(31670165)、武漢國家生物安全實驗室高端用戶培育項目課題暨中科院高致病性病原生物學與生物安全重點實驗室開放研究基金課題（NBL2017008）、病毒學國家重點實驗室開放課題（2018IOV001）資助。