CTP合成酶抑制剂与莫诺拉韦代谢物N4 -羟基胞苷协同抑制SARS-CoV-2复制的机制与动物模型验证

为解决COVID-19治疗中核苷酸代谢干扰与抗病毒药物协同效应的问题，德国哥廷根大学团队研究了CTP合成酶(CTPS)抑制剂与莫诺拉韦活性代谢物N4 -羟基胞苷(NHC)的联合抗病毒作用。研究发现CTPSis（STP938/CPEC）与NHC在细胞模型中通过降低胞苷三磷酸(CTP)水平显著增强抗SARS-CoV-2效果（Bliss协同指数>10），但叙利亚仓鼠模型中CTPSi单药即能显著降低病毒载量和肺部病理损伤，而莫诺拉韦反而削弱其疗效。该研究为靶向核苷酸代谢的抗病毒联合疗法提供了新思路。

　　

研究背景
在全球抗击COVID-19的战役中，抗病毒药物的开发始终面临两大挑战：一是病毒变异导致的药物逃逸，二是现有药物如莫诺拉韦(molnupiravir)的临床疗效有限。莫诺拉韦作为前药，在体内转化为N⁴
-羟基胞苷(NHC)后通过诱导病毒RNA突变发挥作用，但其单药治疗效果常受细胞内源性核苷酸竞争的制约。此前研究表明，抑制嘧啶合成通路关键酶二氢乳清酸脱氢酶(DHODH)可增强NHC疗效，但动物模型中血清尿苷(uridine)的存在显著削弱了这一协同效应。这促使科学家思考：能否通过更精准地靶向胞苷合成通路，绕过尿苷的"救援效应"，从而开发出更高效的抗病毒方案？

德国哥廷根大学医学中心团队将目光投向CTP合成酶(CTPS)——这是催化尿苷三磷酸(UTP)氨基化为胞苷三磷酸(CTP)的关键酶。由于哺乳动物血清中胞苷(cytidine)浓度远低于尿苷，理论上CTPS抑制剂(CTPSis)造成的胞苷核苷酸匮乏更难被外源补充，这为增强NHC的病毒RNA掺入提供了新思路。该研究通过细胞和动物模型系统验证了这一假说，成果发表于《Virology》。

关键技术方法
研究采用Vero E6和Calu-3细胞模型评估CTPSis（CPEC/STP938/STP720）与NHC的协同抗病毒效应，通过qRT-PCR、TCID₅₀
和免疫荧光定量病毒RNA/蛋白；使用Bliss独立性模型计算协同指数；建立叙利亚仓鼠SARS-CoV-2感染模型（n=3/组），通过口腔拭子/鼻腔灌洗病毒载量检测、组织病理学评分和MX1免疫组化评估治疗效果。

研究结果

CTPSis与NHC协同减轻SARS-CoV-2致细胞病变效应
在300 nM CPEC或100 nM STP938与300 nM NHC联合处理下，Vero E6细胞的病毒致病变效应(CPE)完全消失（图1B），且乳酸脱氢酶(LDH)释放实验证实该浓度无细胞毒性（图1C）。免疫印迹显示联合处理使病毒核衣壳蛋白(N)和刺突蛋白(S)表达近乎消失（图3D-F），而CTPSi单药处理意外增加了S蛋白剪切片段，提示核苷酸匮乏可能改变病毒蛋白加工过程。

协同抗病毒效应的量化验证
qRT-PCR显示STP938+NHC使病毒RNA产量降低3-4个数量级（图2A），Bliss协同指数达25.7（图2B）。在Calu-3人肺上皮细胞中同样观察到显著协同效应（图2C-D）。延迟给药实验证明，感染后4小时给药仍能抑制90%病毒复制（图4B），且对奥密克戎变异株(BA.5)同样有效（图4C）。TCID₅₀
检测证实联合处理使感染性病毒颗粒减少>99%（图4A）。

胞苷特异性救援实验揭示机制
添加50 μM胞苷可完全逆转CTPSis+NHC的抗病毒效果，而同等浓度尿苷仅轻微缓解（图5A-F），这与DHODH抑制剂易被尿苷中和的特性形成鲜明对比。这证实CTPSis通过特异性耗竭CTP（而非UTP）来增强NHC-TP的病毒RNA聚合酶掺入。

动物模型的意外发现
在叙利亚仓鼠模型中，50 mg/kg STP938单药治疗即显著降低早期（3-5 dpi）呼吸道病毒载量（图6B），并改善肺泡病变（病理评分降低37%，p=0.037）（图6C）。然而250 mg/kg莫诺拉韦的加入非但未增强疗效，反而部分抵消STP938效果。研究者推测莫诺拉韦可能在体内代谢为胞苷，反向补充了CTPS抑制造成的胞苷匮乏。值得注意的是，STP938单药组表现出最强的干扰素反应抑制（MX1 mRNA和蛋白表达最低）（图6D-E），提示其可能通过双重机制（直接抗病毒+免疫调节）发挥作用。

结论与意义
该研究首次证实CTPS抑制剂可通过特异性耗竭CTP库增强NHC的抗SARS-CoV-2活性，在细胞模型中实现Bliss协同指数>25的强效抑制。虽然动物模型中观察到莫诺拉韦与CTPSis的拮抗现象，但STP938单药展现的显著抗病毒和肺部保护效果，为COVID-19治疗提供了新选择。

从转化医学角度看，该研究有三重启示：

1. 靶向核苷酸代谢的"合成致死"策略（CTPSis+NHC）在抗RNA病毒领域具有普适性价值，可拓展至流感、埃博拉等其他病毒；
2. CTPS1抑制剂（如处于临床试验的STP938）的免疫调节特性可能特别适用于COVID-19相关的细胞因子风暴；
3. 未来研究需优化给药方案（如CTPSis与不同核苷酸类似物的组合/序贯使用），并探索病毒感染对CTPS细胞器"cytoophidia"形成的调控作用。

这项研究不仅为抗冠状病毒药物开发提供了新靶点，更深化了人们对核苷酸代谢与先天免疫交叉调控的认知。尽管临床转化仍需解决药物代谢互作等问题，但CTPS抑制剂作为"代谢检查点"调节剂的治疗潜力已得到有力验证。