靶向β型人乳头瘤病毒感染的高通量筛选发现皮肤型HPV的高效抑制剂NSC51349

这篇研究通过高通量筛选（HTS）从美国国家癌症研究院（NCI）多样性化合物库中鉴定出小分子化合物NSC51349（5,7-二甲氧基-2-吡啶-3-基色烯-4-酮），能特异性抑制致癌性皮肤β-HPV5的复制（IC50≈4 μM），且不影响细胞周期或分化。其机制通过抑制病毒蛋白E2的转录活性实现，为开发抗皮肤HPV药物提供了新靶点。

　　

摘要

人乳头瘤病毒（HPV）感染与皮肤和黏膜癌变密切相关，但现有疫苗对皮肤型HPV无效。本研究通过高通量筛选发现小分子化合物NSC51349能特异性抑制致癌性皮肤β-HPV5、8和38型的复制，且不干扰宿主细胞功能。其机制通过靶向病毒E2蛋白的转录活性域，为开发抗皮肤HPV药物提供了新策略。

引言

HPV分为黏膜型（如α-HPV16/18）和皮肤型（如β-HPV5/8）。皮肤型HPV在免疫抑制人群中易诱发非黑色素瘤皮肤癌（NMSC），但缺乏特异性抗病毒药物。本研究聚焦β-HPV5，利用U2OS细胞模型筛选NCI化合物库，旨在发现靶向病毒复制的抑制剂。

结果

抑制剂筛选与特异性验证
从1,584种化合物中鉴定出NSC4263（泛HPV抑制剂）和NSC51349（β-HPV特异性抑制剂）。后者在U2OS细胞中对HPV5的IC₅₀为8 μM，在原代角质形成细胞（HPK）中降至4 μM，且对黏膜型HPV11/18无抑制作用。

细胞安全性评估
NSC51349在≤30 μM浓度下不影响U2OS或HPK的活力、细胞周期（流式细胞术验证）或分化标志物（如K10、LOR）表达，而NSC4263因诱导G0/G1期阻滞被排除。

作用机制解析

• E2依赖性抑制：NSC51349通过抑制E2的转录活性（非复制功能）降低病毒早期基因表达。分子对接预测其结合E2蛋白的T202/P203（TAD-铰链区交界）和T473/E474（DNA结合域），突变这些位点可削弱抑制效果。
• 稳定复制模型验证：在携带HPV5的U2OS稳定细胞系中，NSC51349选择性抑制E1/E2依赖性复制（如ccc/oc形式），而对宿主介导的显性复制体（DR）无影响。

跨物种有效性
NSC51349对猕猴乳头瘤病毒（Mf PV1，皮肤型）复制抑制率达90%，但对黏膜型Mf PV5/8无效，提示其靶向保守的β-HPV E2结构域。

讨论

NSC51349的独特优势在于：

1. 靶向特异性：通过结合β-HPV E2的独特残基（如V198-T204和D471-R478模体），避免干扰宿主蛋白。
2. 临床潜力：皮肤型HPV基因组以游离体形式存在，抑制复制可直接减少致癌蛋白E6/E7的表达。
3. 优化方向：需进一步解析E2-NSC51349复合物结构，优化化合物以提高结合亲和力。

材料与方法

研究采用HPV5-Nluc报告基因组、Southern印迹（SB）定量复制效率、qRT-PCR检测病毒转录本，并通过AlphaFold预测E2结构进行分子对接分析。原代HPK和CIN612细胞模型分别用于验证瞬时和稳定复制抑制效果。

结论

NSC51349作为首个靶向β-HPV E2的小分子抑制剂，为治疗HPV相关皮肤病变提供了新工具，其特异性结合模式为设计广谱抗皮肤HPV药物奠定了理论基础。