新一代可逆共价3CLpro抑制剂S-892216的发现：针对耐药SARS-CoV-2变体的高效抗病毒治疗策略

研究人员针对COVID-19治疗需求，通过结构优化开发出第二代SARS-CoV-2 3C样蛋白酶（3CLpro）可逆共价抑制剂S-892216。该化合物通过氰甲基弹头与催化残基C145共价结合，对包括Omicron在内的变异株展现2.48 nM的EC50值，且在小鼠模型中疗效较第一代药物ensitrelvir提升30倍。研究解决了现有肽类抑制剂代谢稳定性差、需药代增强剂的问题，为应对持续变异的冠状病毒提供了新选择。

　　

新冠病毒（SARS-CoV-2）的持续变异对全球公共卫生构成长期挑战。尽管疫苗和第一代抗病毒药物如nirmatrelvir（需联用药代增强剂ritonavir）和ensitrelvir已投入使用，但病毒逃逸突变、药物代谢缺陷以及"长新冠"后遗症等问题凸显出开发更优治疗方案的必要性。3C样蛋白酶（3CL^pro，又称主蛋白酶M^pro）作为病毒复制的关键酶，其高度保守的催化位点（C145-H41）成为理想靶标，但传统肽类抑制剂存在口服生物利用度低、易产生耐药突变等局限。

为突破这些限制，研究人员基于前期发现的非肽类非共价抑制剂ensitrelvir（S-217622）的结构启示，通过X射线晶体学解析发现先导化合物1与3CL^pro的结合模式不同于ensitrelvir——其异吲哚啉基团诱导M49构象变化，而催化双元H41/C145保持天然构象。这一发现促使团队在1的嘧啶二酮核心引入氰甲基弹头，使化合物4的抑制活性提升180倍（IC₅₀=0.760 nM）。通过系统性结构优化：①将S2口袋的三氟苄基替换为3-氯-4-氟苯基减少空间位阻；②设计6,6-二氟-2-氮杂螺[3.3]庚烷填充S1'疏水口袋；最终获得临床候选分子S-892216（化合物17），其特点包括：

关键技术方法

1. 基于结构的药物设计：通过X射线晶体学（分辨率1.8-2.3 ?）解析化合物与3CL^pro的复合物结构
2. 放射性标记竞争实验：采用¹⁴C标记SPA法测定可逆共价结合的停留时间（4.1×10²分钟）
3. 跨物种药代评估：涵盖大鼠（口服生物利用度100%）、犬（t_1/2=24.9 h）和猴的肝微粒体稳定性测试
4. 变异株抗病毒活性检测：使用VeroE6/TMPRSS2细胞和人气道上皮细胞（hAECs）评估对JN.1等12种变异株的EC₅₀
5. 耐药突变筛选：通过BE.1/BA.5-like毒株连续传代获得M49K/P252L等耐药突变株

研究结果

结构活性关系
晶体结构显示S-892216通过：①氰甲基与C145形成共价键；②嘧啶二酮羰基与G143/E166主链氢键；③3-氯吡啶与H163侧链相互作用实现多重结合。相较于ensitrelvir诱导H41构象变化，S-892216的S1'螺环与天然M49侧链形成独特疏水相互作用，这解释了其对M49L突变株保持活性的原因（FC<1.7）。

药代动力学优势
在6,6-二氟螺环修饰后，S-892216在人肝微粒体的30分钟残留率达96.3%，犬血浆半衰期达24.9小时，且无需药代增强剂。LLC-PK1细胞渗透性（P_app=6.17×10^-6 cm/s）显著优于含羟基的类似物18（1.26×10^-6 cm/s）。

广谱抗病毒活性
在100%人血清存在下，S-892216对Omicron BA.5（EC₅₀=3.36 nM）和XBB.1.16（EC₉₀=2.41 nM）均保持活性，且对SARS-CoV（6.61 nM）、MERS-CoV（57.3 nM）等其他β冠状病毒有效。特别值得注意的是，其对ensitrelvir耐药突变E166V（FC=0.7）和nirmatrelvir耐药突变M49L（FC=1.2）几乎无交叉耐药。

体内疗效验证
Gamma变异株感染小鼠模型中，S-892216在0.3 mg/kg bid剂量即可显著降低肺病毒载量（p<0.01），1 mg/kg的疗效与32 mg/kg ensitrelvir相当，证实其30倍效能提升。模拟药时曲线显示其血浆浓度可持续覆盖蛋白校正EC₉₀（28.1 nM）。

结论与意义
该研究通过巧妙的弹头嫁接和空间位阻调控，将非肽类共价抑制剂的设计推向新高度。S-892216兼具三重优势：①可逆共价机制带来长效抑制；②螺环结构避免与现有药物的交叉耐药；③优异的药代特性支持无增强剂给药。其针对3CL^pro催化残基的"多锚定"结合模式，为应对未来可能出现的P252L等临床耐药突变提供了设计范本。论文发表于《Journal of Medical Mycology》，为后疫情时代冠状病毒药物的开发树立了新标杆。