靶向SARS-CoV-2 Nsp12的RdRp与NiRAN双功能域口服抗病毒剂4′-硫代尿苷的发现与评价

为解决新冠病毒治疗中口服抗病毒药物靶点单一的问题，研究人员通过核苷类似物库筛选，发现4′-硫代尿苷（1）能同时抑制SARS-CoV-2 Nsp12的RdRp（RNA依赖的RNA聚合酶）和NiRAN（Nidovirus RdRP-associated nucleotidyltransferase）功能，其代谢产物8通过误掺终止RNA合成并阻断Nsp9修饰。小鼠实验显示1具有优异的口服生物利用度，100 mg/kg剂量使感染存活率达40%，为广谱抗RNA病毒药物开发提供新策略。

　　

新冠病毒疫情暴发以来，开发高效低毒的口服抗病毒药物成为全球迫切需求。尽管瑞德西韦等核苷类似物已用于临床，但其静脉给药方式限制应用场景，且病毒聚合酶(RdRp)单一靶点易引发耐药性。更棘手的是，冠状病毒特有的NiRAN结构域功能尚未被现有药物靶向，这为抗病毒药物研发留下关键空白。

中国科学院的研究团队通过系统筛选核苷类化合物库，发现4′-硫代尿苷（1）能同时作用于SARS-CoV-2 Nsp12蛋白的两个关键功能区。研究采用体外酶活实验证实，其活性代谢物8不仅抑制RdRp的RNA合成功能（EC₅₀ 1.71 μM），还首次发现其通过阻断NiRAN介导的Nsp9 RNAylation（RNA修饰）和NMPylation（核苷酸修饰）发挥双重抑制作用。小鼠药代实验显示1的口服生物利用度达87%，感染模型中日剂量100 mg/kg治疗组在第14天实现40%存活率且体重基本恢复，显著优于对照组。该成果发表于《Journal of Medicinal Chemistry》。

关键技术包括：1）建立Nsp12-Nsp7-Nsp8₂复合物体外转录系统评估RdRp抑制；2）采用³²P标记法检测NiRAN对Nsp9的修饰活性；3）构建SARS-CoV-2感染K18-hACE2转基因小鼠模型；4）UPLC-MS/MS定量分析化合物代谢动力学。

4′-Thiouridine Exhibits Dual Mechanisms of Action
研究发现1的活性代谢物8在体外同时干扰RdRp的核苷酸聚合（通过非天然核苷酸掺入）和NiRAN的转核苷酸作用，晶体结构分析揭示8的硫原子修饰是其双靶点活性的关键。

Pharmacokinetic Profile and In Vivo Efficacy
小鼠单次口服50 mg/kg后1的血药浓度达12.3 μM，半衰期4.2小时。五日疗程使肺病毒载量降低2.7个对数单位，病理切片显示肺泡损伤显著减轻。

Broad-Spectrum Antiviral Activity
除SARS-CoV-2外，1对MERS-CoV、HCoV-OC43等β冠状病毒及黄病毒属病毒均显示μM级抑制活性，提示其作用机制具有病毒种属普适性。

该研究首次报道能同步靶向冠状病毒RdRp和NiRAN功能的小分子抑制剂，突破现有抗病毒药物单靶点局限。4′-硫代尿苷优异的口服特性使其具有临床转化潜力，其双机制作用为应对病毒耐药性提供新思路。研究还揭示NiRAN结构域可作为抗冠状病毒药物开发的新靶标，为广谱抗RNA病毒药物设计指明方向。