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肠道病毒感染缺乏高效广谱疗法。研究人员针对肠道病毒 3C 蛋白酶开展设计和筛选肽的研究。结果获得 vp23 肽,能破坏 3C 蛋白酶活性,在体内外对多种肠道病毒(如 EV-A71、CV-A16、Echo 11)有抗病毒效果,为抗肠道病毒药物研发提供新策略。
肠道病毒是一类让人头疼的 “小恶魔”,它们属于小核糖核酸病毒科肠道病毒属,是一群无包膜的单链 RNA 病毒。像大家熟知的肠道病毒 A71 型(EV-A71)、柯萨奇病毒(Coxsackievirus)、埃可病毒(Echovirus)等都在这个大家族里。这些病毒引发的疾病,从常见的手足口病,到严重的心肌炎、无菌性脑膜炎、急性弛缓性麻痹等,严重威胁着全球公共卫生安全。可目前,针对肠道病毒感染,还没有特别有效的广谱抗病毒治疗方法,这就好比在和病毒的战斗中,我们缺少一把强有力的 “武器” 。
为了攻克这一难题,国内研究人员踏上了探索之旅。他们把目光聚焦在了肠道病毒的 3C 蛋白酶(3Cpro)上。3C 蛋白酶在肠道病毒的 “生活” 里起着关键作用,它能将病毒的多聚蛋白切割成一个个有活性的小蛋白,这个过程对病毒的复制和致病十分重要。研究人员心想,如果能设计出一些特殊的肽,影响 3C 蛋白酶的功能,说不定就能对抗肠道病毒了。于是,他们开启了基于 3C 底物设计肽的研究。
研究人员在这次研究中用到了几种关键技术方法。首先,他们培养了多种细胞系,包括人横纹肌肉瘤 RD 细胞、人胚肾 293T 细胞、人宫颈癌 H1-HeLa 细胞和绿猴肾 Vero 细胞,为后续实验提供 “场地”。然后,获取了 EV-A71 菌株 H 和埃可病毒 11 型(Echo 11)等病毒。最后,根据 EV-A71 的 3C 蛋白酶高效切割位点序列,设计合成了多种肽,用于后续活性检测。
设计 EV-A71 3C 靶向肽
肠道病毒 A71 的 3C 蛋白酶会在含有 Q/G 或 Q/S 剪接键的连接位点,把病毒多聚蛋白切割成一个个功能蛋白。研究人员基于这些高效切割位点的序列,从 VP2/VP3、2C/3A、3B/3C 和 3C/3D 连接位点的氨基酸序列出发,设计出了四种肽,分别命名为 vp23、2c3a、3bc 和 3cd 。
肽的抗病毒活性研究
经过一系列实验,研究人员发现 vp23 肽表现最为突出。它的半数最大抑制浓度(IC50)为 1.08μM,而 50% 细胞毒性浓度(CC50)超过 200μM ,这意味着它在低浓度下就能有效抑制病毒,而且对细胞的毒性还很低。在多种细胞系中进行的多项检测都证实了 vp23 肽强大的抗病毒活性。
体外蛋白酶消化实验
体外蛋白酶消化实验进一步揭示,vp23 肽能特异性地作用于 3C 蛋白酶,通过破坏它的水解活性来发挥作用,就像是一把精准的 “小剪刀”,剪断了病毒复制的 “链条”。
体内研究
体内研究的结果也十分令人振奋。vp23 肽显著降低了小鼠一些组织中的病毒载量,在动物模型中展现出了强大的抗病毒能力。而且,它不仅能有效抑制临床分离的 EV-A71(XY833)和柯萨奇病毒 A16 型(CV-A16,SY304,手足口病的主要病原体之一)的感染,对埃可病毒 11 型(Echo 11)这种能引发严重疾病的 B 组肠道病毒(EV-B)也有抗病毒活性。
从这次研究中可以得出结论,基于 EV-A71 的 3C 蛋白酶高效切割位点设计肽类药物,抑制 3C 蛋白酶的活性,确实是一种对抗肠道病毒的有效策略。vp23 肽作为其中的佼佼者,在体内外都展现出了强大的抗病毒能力,为开发抗肠道病毒的药物带来了新的希望。
在讨论部分,研究人员也提到,自 1908 年发现第一种肠道病毒以来,已经有超过 100 种人类肠道病毒致病血清型被发现,在全球范围内引发了多次疫情。目前抗肠道病毒药物严重缺乏明确靶点,而这次研究为解决这一困境提供了新的方向。以 3C 蛋白酶为靶点,用设计的肽类药物来对抗肠道病毒,有望开发出更多高效、特异性强的抗病毒药物,为人类对抗肠道病毒感染这场 “战争” 提供更有力的 “武器” ,这对全球公共卫生事业有着重要的意义。这项研究成果发表在《Antiviral Research》上,也为相关领域的研究提供了重要的参考。