基于核苷类似物重定位策略的抗流感病毒药物发现及RdRp抑制机制研究

推荐：为解决流感病毒耐药性问题，泰国国家遗传工程与生物技术中心团队通过重定位35种FDA批准的核苷类似物，筛选出7种具有抗H1N1活性的化合物，其中吉西他滨(Gemcitabine, IC50=0.64±0.21μM)和阿扎胞苷(5-Azacytidine)表现最优。结合分子动力学模拟揭示RdRp关键结合位点(Arg239/Lys308/Mg2+等)，为设计新型抗流感药物提供结构基础。

　　

流感病毒以其惊人的变异能力长期威胁全球公共卫生安全，每年导致数十万呼吸道疾病死亡。尽管现有疫苗和神经氨酸酶抑制剂（如奥司他韦）等药物在临床使用，但病毒通过突变不断产生耐药性——例如M2离子通道抑制剂金刚烷胺已完全失效，而目前唯一获批的聚合酶酸性蛋白抑制剂巴洛沙韦也面临耐药株扩散风险。在这种严峻形势下，通过药物重定位（drug repurposing）策略开发新型抗流感药物，成为兼顾时效性与成本效益的解决方案。

泰国国家科学和技术发展署下属国家遗传工程与生物技术中心（BIOTEC）的Pitchayathida Mee-udorn团队在《Computational and Structural Biotechnology Journal》发表研究，系统评估了35种FDA批准核苷类似物对H1N1流感病毒的抑制效果。研究人员创新性地结合体外抗病毒实验与分子动力学（MD）模拟，不仅筛选出高效抑制剂，更揭示了RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）的关键药物结合位点，为应对流感病毒耐药性进化提供了双维度的解决方案。

研究采用NP ELISA法（核蛋白酶联免疫吸附试验）高通量筛选化合物抗病毒活性，通过CCK-8实验评估细胞毒性；对活性化合物进行分子对接后，采用AMBER22软件进行100纳秒分子动力学模拟，结合MM-PBSA（分子力学泊松-玻尔兹曼表面积）方法计算结合自由能，并通过氢键占有率分析关键相互作用。

在抗病毒筛选中，7种化合物显示出显著活性，其中吉西他滨（Gemcitabine）以0.64±0.21μM的IC₅₀值成为最强抑制剂，其效力是同类化合物阿扎胞苷（3.42±0.38μM）的5倍。值得注意的是，首次发现6-巯基嘌呤一水合物（6-Mercaptopurine monohydrate）具有抗流感活性（IC₅₀=11.35±1.13μM），而传统抗病毒药瑞德西韦（Remdesivir）在本体系中无显著效果。

分子动力学模拟揭示，所有活性化合物均与RdRp的保守残基Arg239、Lys308和Lys480形成稳定相互作用，其中Arg239与抑制剂磷酸基团的氢键占有率高达90%以上。特别关键的是，活性化合物与模板RNA互补碱基的氢键相互作用（如吉西他滨达99%占有率）显著区别于无效化合物，这解释了为何某些结构类似物缺乏抗病毒活性。研究还发现镁离子（Mg²⁺）作为天然辅因子，通过协调核苷三磷酸的磷酸基团稳定复合物结构。

在讨论部分，作者指出虽然结合自由能计算能区分活性/非活性化合物，但与IC₅₀缺乏线性相关，这源于核苷类似物需经细胞内磷酸化激活的多步骤代谢过程。研究强调2'-羟基与Asn310的相互作用、以及互补RNA碱基配对是设计高选择性抑制剂的关键要素。团队特别警示需监测RdRp活性位点突变（如与法匹拉韦耐药相关的Lys229突变）对药物结合的影响。

该研究不仅为流感治疗提供了可直接进入临床评估的候选药物（如抗癌药吉西他滨的新适应症），更重要的是通过原子水平揭示RdRp抑制机制，建立了"结构-活性"关系模型。这种实验与计算生物学相结合的策略，为应对其他RNA病毒的快速进化提供了可借鉴的研究范式。鉴于流感病毒持续变异的特性，该成果对全球公共卫生安全具有重要战略意义。