基于结构发现高生物利用度、共价、广谱冠状病毒主蛋白酶（MPro）抑制剂：体内强效且前景广阔

新冠疫情持续，SARS-CoV-2 变异株不断涌现，开发有效抗病毒疗法迫在眉睫。研究人员开展针对冠状病毒主蛋白酶（MPro）抑制剂的研究，发现新型抑制剂具有泛冠状病毒活性等优势。这为对抗新冠变异株及其他冠状病毒感染提供了新方向。

　　新冠疫情爆发五年以来，高传播性、致病性和免疫逃逸性的严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）变异株持续威胁着全球公共卫生安全。SARS-CoV-2 变异株不断涌现，使得开发有效的直接作用抗病毒疗法成为阻止感染循环和新变异株出现的关键。病毒复制依赖于 SARS-CoV-2 多聚蛋白的蛋白水解加工，而这一过程离不开主蛋白酶（M^Pro）的作用。M^Pro已成为临床验证的 SARS-CoV-2 治疗靶点，然而现有抑制剂面临病毒耐药性等问题。因此，开发具有泛冠状病毒活性、增强抗病毒谱的新药物迫在眉睫。

来自国外研究机构的研究人员开展了针对新型冠状病毒 M^Pro抑制剂的研究。他们发现了以 AVI-4516 为代表的基于尿嘧啶的非肽类 M^Pro抑制剂，相关研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上。该研究意义重大，为对抗新兴的 SARS-CoV-2 变异株和其他冠状病毒感染提供了新的方向和潜在药物。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过大规模文库对接筛选出先导化合物，在此基础上进行结构优化；运用 X 射线晶体学技术解析抑制剂与 M^Pro的复合物结构，明确结合模式；采用多种体外和体内实验评估抑制剂的抗病毒活性、药代动力学和安全性，如细胞感染模型、小鼠感染模型等。

研究结果如下：

• 先导化合物筛选与优化：通过对 86 亿多个分子的对接筛选，发现了具有中等抑制活性的二氢尿嘧啶核心化合物 AVI-1084。随后，研究人员基于其对接姿势进行结构优化，引入氯或氟取代基增强与 M^Pro S2 口袋的非极性相互作用，将吡啶酮环替换为异喹啉，得到了亚微摩尔级活性的化合物，活性提升约 50 倍。之后，进一步优化尿嘧啶骨架，引入不饱和尿嘧啶核心和潜在亲电基团，获得了低纳摩尔级抑制剂，如 AVI-4673 等。
• 亲电基团作用机制：研究发现，N1 炔丙基侧链是一种潜在亲电基团，可与 M^Pro活性位点的半胱氨酸（Cys¹⁴⁵）发生共价结合，从而实现不可逆抑制。多种正交方法证实了这一结合方式，如质谱分析检测到 AVI-4516 与 M^Pro的加合物，晶体结构显示了结合模式等。
• 体外抗病毒活性：在细胞实验中，多个先导分子表现出对 SARS-CoV-2 病毒 RNA 复制的抑制作用。其中，C6 - 芳基类似物 AVI-4692 和 AVI-4694 表现出优异的半数有效浓度（EC₅₀）值。此外，这些抑制剂对多种 SARS-CoV-2 变异株、其他人类冠状病毒以及耐 Nirmatrelvir 的 M^Pro突变病毒都有抑制作用，展现出泛冠状病毒活性。同时，AVI-4516 与 RNA 依赖性 RNA 聚合酶（RdRp）抑制剂 Molnupiravir 在细胞感染模型中具有协同作用。
• 药代动力学与安全性：AVI-4516 等化合物在小鼠和人肝微粒体中稳定性良好，血浆蛋白结合率适中，在 MDCK-MDR1 单层细胞中通透性高。在小鼠体内，这些化合物清除率低，口服生物利用度高，且在肺、脑等组织中分布良好。AVI-4516 对重要的人类细胞色素 P450（CYP）同工型抑制作用小，脱靶效应低，具有良好的安全性。
• 体内抗病毒疗效：在小鼠感染模型中，AVI-4516 和 AVI-4773 展现出强大的体内抗病毒功效。AVI-4516 能显著降低病毒载量，减轻肺部炎症；AVI-4773 在给药 3 剂后，可使病毒载量迅速降至检测限以下，效果优于恩赛特韦（Ensitrelvir）。

研究结论与讨论部分指出，该研究发现的新型化学型抑制剂具有独特的作用机制和优势。与现有临床和临床前 M^Pro抑制剂相比，AVI-4516 和 AVI-4773 具有更优的脱靶安全性、泛冠状病毒活性和药代动力学特性。AVI-4773 快速降低病毒载量的特点，有望实现更便捷、更少频次的给药方案，延长感染治疗的有效窗口。不过，目前基于异喹啉的先导化合物存在潜在的遗传毒性风险，后续需要对其进行优化。总体而言，该研究发现的化合物为开发泛冠状病毒治疗药物提供了极具前景的先导系列，也为针对其他病毒半胱氨酸蛋白酶的抗病毒药物研发提供了思路。