基于全基因组测序的莫努匹韦及其活性形式β-d-N4-羟基胞苷在秀丽隐杆线虫生殖细胞诱变性评估

本研究针对抗COVID-19药物莫努匹韦(Molnupiravir)及其活性代谢物NHC的生殖细胞诱变性争议，通过秀丽隐杆线虫(C. elegans)模型结合全基因组测序技术，系统评估其急性毒性与生殖突变风险。结果表明，在ICH指南推荐最高浓度下，两者均未显著影响线虫运动能力或诱发生殖系突变，突变谱与溶剂对照组无差异，为临床安全性评估提供了重要实验依据。

　　

在全球抗击COVID-19的战役中，莫努匹韦(Molnupiravir)作为首个获批的口服抗病毒药物，通过诱导SARS-CoV-2 RNA基因组致命突变发挥疗效。然而，这种基于"病毒诱变"的作用机制引发了对其潜在宿主DNA损伤风险的担忧——尽管体外实验数据矛盾，β-d-N4-羟基胞苷(NHC)在细菌和哺乳动物细胞中显示出诱变活性，但大鼠等体内模型却未观察到类似效应。这种"体外-体内鸿沟"使得监管机构亟需建立快速可靠的生殖细胞风险评估体系，因为生殖系突变可能产生跨代遗传影响。

美国食品药品监督管理局(FDA)资助的研究团队选择秀丽隐杆线虫(C. elegans)这一具有60-80%人类基因同源性的模式生物，创新性地将全基因组测序技术应用于生殖细胞突变检测。研究者首先通过WMicroTracker系统量化线虫运动能力，确定0.095-1.00 mM（莫努匹韦）和0.12-1.27 mM（NHC）的安全剂量范围——相当于临床最高血药浓度的50倍。随后采用4小时急性暴露方案处理亲代(P0)线虫，对其子代(F1)进行全基因组测序，并以乙基甲磺酸酯(EMS)作为阳性对照。

关键技术方法

1. 急性毒性评估：使用WMicroTracker系统定量分析不同浓度药物暴露1-4小时后线虫的运动参数
2. 生殖突变检测：同步化培养的N2品系线虫经化学处理后，提取F1代全基因组DNA进行高通量测序
3. 突变特征分析：比较处理组与溶剂对照组(DMSO)的单核苷酸变异(SNV)频率及突变谱

研究结果

C. elegans培养与化学处理
实验采用标准NGM培养基（含1.7%琼脂、0.2%蛋白胨及25 mM KPO₄
缓冲液）培养线虫，通过OP50大肠杆菌喂养。药物处理选用L4期幼虫，确保生殖细胞处于敏感发育阶段。

结果
运动能力测试显示，莫努匹韦和NHC处理组与DMSO对照组无统计学差异，而EMS组运动活性降低达70%。全基因组数据分析揭示：莫努匹韦组突变频率为1.12×10^-8
/bp，NHC组1.08×10^-8
/bp，与DMSO对照组(1.05×10^-8
/bp)相当；EMS组则显著升高至3.45×10^-8
/bp。突变谱分析发现，阳性对照组特有的C→T转换在药物处理组中未出现。

讨论
该研究首次在真核模式生物中证实：莫努匹韦/NHC在远超临床暴露剂量下，仍不诱发生殖系DNA损伤。这一发现与Merck公司的大鼠转基因突变试验数据相互印证，但比传统啮齿类实验节省90%以上时间。特别值得注意的是，研究采用的"急性暴露-全基因组扫描"策略克服了既往精子突变检测的局限性，能真实反映生殖系突变负荷。

结论
莫努匹韦及其活性代谢物在ICH S2(R1)指南规定的最高测试浓度下：

1. 未表现急性毒性（p>0.05）
2. 生殖系突变频率与对照组无差异（p=0.82）
3. 突变特征谱未出现G→A或C→T优势转换

这项发表于《Toxicology Letters》的研究为药物安全性评价提供了双重价值：科学层面，解决了NHC体外诱变活性是否转化为体内风险的争议；方法论层面，建立了基于C. elegans的高效生殖毒性评估平台，推动动物实验3R原则（替代、减少、优化）在遗传毒理学领域的实践。