一种具有多个暴露游离羧酸的四足动物色氨酸衍生物，能够阻止奥密克戎株SARS-Cov-2病毒和呼吸道合胞病毒侵入宿主细胞

《ACS Omega》：A Tetrapodal Tryptophan Derivative with Multiple Exposed Free Carboxylic Acids Blocks Host Cell Entry of Omicron SARS-Cov-2 and Respiratory Syncytial Virus

本研究发现，化合物2（ASF-006）对新冠病毒奥密克戎BA.1、BA.2及XBB1.5等亚变体具有显著抑制活性，其钠盐形式（2-Na盐）在动物模型中有效降低病毒载量。机制研究表明，该化合物通过多价结合稳定S蛋白“闭合”构象（三RBD均朝内），抑制与ACE2受体结合，同时其钠盐形式在体外和体内实验中均显示低毒性和高活性，并扩展至抑制RSV和埃博拉病毒等不同家族病毒，提示其作为广谱抗病毒药物的潜力。

　　在当前的病毒研究领域，SARS-CoV-2及其变种对全球公共卫生构成了重大挑战。随着Omicron变种的出现，特别是其多个亚变种，如BA.1到BA.5，以及最近发现的BQ.1、XBB、EG.5.1等，病毒的传播速度和免疫逃逸能力显著增强。这些变种通过在S蛋白上的突变，如在受体结合域（RBD）以及furin切割位点的改变，使病毒更易于进入宿主细胞并规避免疫系统的识别。这一现象促使科学家们不断寻找新的抗病毒策略，以应对这些具有高度传染性和抗药性的病毒变种。

在本研究中，我们发现了一种名为化合物2（ASF-006）的化合物，它不仅对HIV和EV-A71具有显著的抗病毒活性，而且对多种Omicron变种表现出强大的体外抑制效果，但对原始的Wuhan株SARS-CoV-2则没有明显活性。这一发现具有重要意义，因为它表明化合物2可能对Omicron变种具有特异性。此外，化合物2的钠盐形式（2-Na盐）在小鼠模型中展示了有效的体内抗病毒活性，这为进一步的临床开发提供了支持。

化合物2是一种多价的色氨酸衍生物，其结构特点在于每个色氨酸单元的C2和C7位置上连接了两个对甲苯磺酸基团。这种结构赋予了它独特的化学特性，使其能够与病毒的S蛋白发生相互作用。在体外实验中，化合物2在20 μM浓度下对VSV伪颗粒表达的Omicron BA.2和BA.4/5 S蛋白具有显著的抗病毒效果，而对原始的Wuhan株则无效。这种选择性可能与其结构中暴露的负电荷有关，这些负电荷可能与Omicron变种中增加的正电荷氨基酸形成静电相互作用，从而干扰病毒与宿主细胞受体ACE2的结合。

为了进一步探究化合物2的作用机制，我们进行了生物物理和冷冻电镜（cryo-EM）分析。这些研究表明，化合物2与Omicron BA.1的S蛋白结合后，能够稳定其“闭合”构象，即RBD区域几乎全部处于“向下”状态，而不是常见的“向上”状态。这种构象的变化导致S蛋白与ACE2的结合能力降低，从而抑制病毒的进入过程。这一发现支持了化合物2通过竞争性结合阻止病毒进入宿主细胞的机制。

在体内实验中，我们使用了K18-hACE2小鼠模型，这些小鼠在遗传上表达人类ACE2蛋白，使其对SARS-CoV-2感染具有高度敏感性。结果显示，化合物2的钠盐形式在感染后3天内显著降低了肺部的病毒载量，且未观察到明显的药物毒性。这一结果表明，化合物2在体内具有良好的安全性和有效性，为开发针对Omicron变种的抗病毒药物提供了重要依据。

除了SARS-CoV-2，化合物2还显示出对呼吸道合胞病毒（RSV）和埃博拉病毒的抑制作用。这提示我们，化合物2可能通过其多价特性，与不同病毒的表面结构发生相互作用，从而广泛抑制其进入宿主细胞的能力。这种多价性可能使其成为一种具有广泛应用前景的抗病毒药物，适用于多种不同家族的病毒。

为了提高化合物2的生产效率，我们优化了其合成路线。通过使用微波条件替代传统的加热方法，我们显著提高了反应的产率，并缩短了反应时间。这种改进不仅有助于化合物2的大规模制备，也为进一步研究其结构和功能提供了便利。

通过这些研究，我们不仅揭示了化合物2对Omicron变种的抗病毒机制，还证明了其在体外和体内的有效性。这些结果表明，化合物2是一种具有潜力的新型抗病毒化合物，能够在多种病毒感染中发挥重要作用。未来的研究可以进一步探索其在人体中的应用，并评估其对其他病毒变种的抗病毒效果，以期为全球公共卫生提供新的治疗手段。