新型 3′修饰木呋喃糖基核苷的合成及其抗 RNA 病毒活性研究：开拓抗病毒药物新方向

新冠疫情肆虐，SARS-CoV-2、CHIKV 和 SINV 等 RNA 病毒危害严重。研究人员合成 3′修饰木呋喃糖基核苷，评估其抗这三种病毒活性。结果显示部分化合物有抗病毒活性，且特定取代模式活性更佳。这为研发新型抗病毒药物提供了方向。

　　新冠疫情给全球带来了沉重的打击，由 SARS-CoV-2（严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 型）引发的这场全球性公共卫生事件，截至 2025 年初，已造成超过 7.7 亿人感染，约 700 万人死亡。SARS-CoV-2 属于 β 冠状病毒属，是一种阳性单链包膜 RNA 病毒 。为了预防 SARS-CoV-2 感染，人们研发了多种疫苗，但新变种的不断出现，使得重症风险依然存在。同时，现有的一些小分子抗病毒药物，如瑞德西韦（Remdesivir）、莫努匹拉韦（Molnupiravir）和帕罗韦德（Paxlovid），虽然在治疗 SARS-CoV-2 感染方面有一定疗效，但也存在诸多局限性。瑞德西韦需要静脉注射，使用不便；莫努匹拉韦的致突变作用机制令人担忧；帕罗韦德则因有害的药物相互作用，在许多患者中被禁用 。此外，基孔肯雅病毒（Chikungunya virus，CHIKV）和辛德毕斯病毒（Sindbis virus，SINV）这两种通过蚊子传播的 RNA 病毒，同样给人类健康带来了严重威胁，它们能引发急性发热疾病和长期关节疼痛，然而目前却没有特效药物来治疗相关感染。在这样的背景下，研发更有效、更安全的抗病毒药物迫在眉睫。

为了解决这些难题，国外研究人员开展了一项关于合成 3′修饰木呋喃糖基核苷及其抗 RNA 病毒活性的研究。他们的研究成果发表在《European Journal of Pharmaceutical Sciences》上，为抗病毒药物的研发开辟了新的方向。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是通过光引发的自由基介导的氢硫基化反应（thiol-ene coupling reaction），合成带有不同取代基的木呋喃糖基核苷类似物；二是采用脱硅基化和 5′-O - 丁酰化反应，制备一系列具有不同取代模式的核苷化合物；三是运用细胞病变效应（Cytopathic effect，CPE）分析、免疫荧光测定（Immunofluorescence assay，IF）以及 MTT 比色细胞活力测定等方法，评估化合物的抗病毒活性和细胞毒性。

下面来看看具体的研究结果：

• 化学合成：研究人员通过紫外光引发 3 - 外亚甲基尿苷与硫醇的硫醇 - 烯偶联反应，以 2,2 - 二甲氧基 - 2 - 苯基苯乙酮（DPAP）为光引发剂，在 - 80 - 0°C 的条件下，成功制备了一系列 3′- 硫代甲基衍生物，产率良好（74 - 89%），且具有较高的 D - 木糖选择性（木糖：核糖比例为 10:1 至 16:1 ）。之后，对这些衍生物进行顺序脱保护和 5′- 酯化反应，最终得到了一系列木糖核苷。
• 抗 SARS-CoV-2 活性：在 Vero E6 细胞（非洲绿猴肾上皮细胞）中，部分完全保护的化合物，如含有乙基、正丁基、异丙基和叔丁基的衍生物，对 SARS-CoV-2 表现出活性，EC₅₀值在 8 - 10 μM，选择性指数在 1.3 - 2 之间。5′- 脱硅基化虽降低了大多数化合物的细胞毒性，但也削弱了抗病毒活性；5′-OH 衍生物在毒性浓度以下均无抗病毒活性。引入 5′- 丁酸酯基团后，部分化合物展现出显著的抗病毒活性，但大多在活性浓度下具有较高细胞毒性，其中叔丁基衍生物 19 的活性谱最有利，选择性指数为 2.5。有趣的是，去除 2′- 硅基会使化合物完全丧失抗病毒活性。通过免疫荧光测定，只有 3、4、7 和 19 这四种化合物在亚毒性浓度下显示出抗病毒活性。进一步在人 Calu3 细胞中测试这四种化合物，发现它们对 Calu3 细胞的细胞毒性低于 Vero E6 细胞，但抗病毒活性也显著降低，只有两种丁基衍生物 4 和 7 表现出抗病毒效果，且 7 的抗病毒 EC₅₀值与细胞毒性 CC₅₀值相同。不同细胞系中化合物活性的差异可能与病毒进入细胞的方式有关，SARS-CoV-2 进入 Calu 细胞是通过宿主跨膜丝氨酸蛋白酶 TMPRSS2 介导的直接膜融合，而在缺乏 TMPRSS2 的 Vero 细胞中则通过内吞作用进入 ，但具体的抗病毒作用机制还需进一步研究。
• 抗 CHIKV 和 SINV 活性：在 Vero E6 细胞中评估新核苷衍生物对 CHIKV 和 SINV 的抗病毒活性时发现，大多数完全保护的化合物对这两种病毒都有显著活性，EC₅₀值在 6 - 16 μM 之间。不同 C3′取代基的衍生物对两种病毒的活性有所差异，例如含有乙基、正丁基和正己基的衍生物对 SINV 的活性更强，而异丙基衍生物对 CHIKV 的活性更强。5′- 脱硅基化后，所有 3′- 烷基衍生物对两种病毒仍有抗病毒活性，但 3′- 乙基衍生物 9 的活性较其 5′- 硅基母体化合物 3 显著降低。引入 5′- 丁酸酯基团后，含有正己基、异丙基和叔丁基的衍生物对 CHIKV 和 SINV 都表现出极高的抗病毒活性，且对 CHIKV 的活性略强。同样，去除 2′- 硅基醚基团会使化合物对这两种病毒的抗病毒活性完全丧失，这再次证实了 2′- 位的亲脂性基团对这些核苷的抗病毒活性至关重要。总体而言，5′-O - 丁酰基 - 2′-O - 硅基取代模式的化合物对 CHIKV 和 SINV 最为有效。此外，葡萄糖衍生物在几乎所有测试中均无活性，但 2′,5′- 二硅基化的葡萄糖化合物 8 对 SINV 表现出高效的抗病毒活性。

研究结论和讨论部分指出，自由基介导的硫醇 - 烯偶联反应是一种简单高效的合成新型核苷衍生物的方法，可用于制备潜在的抗病毒药物。通过该方法制备的一系列木糖核苷，研究了取代模式对化合物抗 RNA 病毒活性的影响。在 Vero E6 细胞中，2′,5′- 二硅基化的 3′- 烷基硫代化合物对 SARS-CoV-2 的抗病毒效果最佳；在人 Calu 细胞中，只有 2′,5′- 二硅基化的 3′- 正丁基衍生物 4 在亚毒性浓度下对 SARS-CoV-2 有活性。针对 SINV 和 CHIKV，具有 5′- 丁酰基 - 2′- 硅基 - 3′- 烷基硫代取代模式的化合物活性最强。C2′和 C5′的取代在抗病毒活性中起着决定性作用，去除 C2′的亲脂性基团会导致活性完全丧失。在葡萄糖衍生物中，2′,5′- 二硅基化共轭物 8 对 SINV 的出色选择性抗病毒活性值得进一步研究。这项研究为新型抗病毒药物的研发提供了重要的理论依据和实验基础，有望推动抗病毒药物领域的发展，为应对 RNA 病毒感染带来新的希望 。