拓展针对RNA病毒的广谱直接作用抗病毒药物：跨科活性、靶点发现与临床开发策略

《Nature Reviews Microbiology》：Towards broader-spectrum direct-acting antivirals against RNA viruses

小分子抗病毒药物已改变由人类免疫缺陷病毒（HIV）、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV）、疱疹病毒（herpesviruses）和流感病毒（influenza viruses）等所致感染的管理。对于许多其他常危及生命的病毒感染，有效抗病毒治疗仍不可及，其中许多由RNA病毒（RNA viruses）引起。因此，开发强效、安全且可口服的抗病毒药物，对于应对当前未满足的医疗需求以及加强流行病和大流行准备均至关重要。在本综述中，研究人员讨论了构建针对RNA病毒的多样化广谱（broader-spectrum）抗病毒药物组合的依据，这些药物的活性覆盖多个属、整个科，甚至跨越病毒科。研究人员对已批准和研究中的、对RNA病毒具有活性的抗病毒药物进行了非穷尽性概述，并讨论了决定其抗病毒谱的生物学因素。最后，研究人员概述了加速此类药物评价所需的临床开发框架，尤其是在疫情暴发背景下。

引言：已知或新发病毒（“病毒X”）仍是全球健康威胁。疫苗、单克隆抗体（mAbs）和抗病毒药物互补，但部分病毒疫苗开发困难，mAbs需注射且病毒特异性强。小分子药物可口服且潜在地覆盖更广病毒谱，已改变HIV、HBV、HCV、疱疹病毒和流感等治疗；但200多种人类致病病毒中多数无药，且多为RNA病毒。对每种病毒开发特异性药物不现实，新发病毒很可能属于已知科，因此应构建广谱小分子抗病毒药物（BSA）组合，用于无药可治的已知病毒和疫情快速响应。

一种药物治疗所有？作者提出“broader-spectrum”并分三类：跨家族BSA（cross-family BSAs）作用于不同病毒科或跨(?)ssRNA、(+)ssRNA、dsRNA等基因组结构，常靶向RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）催化位点等保守复制机器；泛家族BSA（pan-family BSAs）作用于同一科内所有或多数属；科内BSA（intra-family BSAs）作用于同一病毒多个血清型/基因型或一个科内部分属。所需谱由临床情境决定。单一跨家族药物覆盖所有RNA病毒科可能不现实，更可行是建立BSA组合。BSA目标产品特性包括高效、口服、安全、较高耐药屏障和低药物相互作用；组织嗜性也影响药物设计。

直接作用抗病毒药物与宿主靶向抗病毒药物：病毒复制多步，历史开发集中于有限靶点。RNA病毒多数已批准药物作用于病毒RdRp或蛋白酶。保守靶点包括RdRp、蛋白酶、核酸内切酶、加帽酶、神经氨酸酶和解旋酶，以及必需宿主因子。策略分直接作用抗病毒药物（DAAs）和宿主靶向抗病毒药物（HTAs）。DAAs抑制病毒蛋白或蛋白互作；HTAs靶向宿主因子/通路，可能广谱且耐药屏障高，但有毒性风险。

病毒RdRp：RdRp催化核心对基因组复制转录必需、无细胞对应物且相对保守，是BSA重要靶点。不同病毒RdRp架构不同，但催化核心差异不大。核苷类似物（NAs）需胞内转化为三磷酸，首磷酸化常为限速步骤；前药策略可改善。NAs掺入病毒RNA后通过链终止或致死性诱变抑制复制。代表药物包括Sofosbuvir、Remdesivir、Favipiravir、Molnupiravir、Galidesivir、Bemnifosbuvir、4′-FU、JNJ-9117、Lumicitabine、Valopicitabine和1′-Cyanocytidine等，其抗病毒谱和效力差异显著；多数显示一定跨家族活性。非核苷类抑制剂（NNIs）结合变构位点，谱较窄，GHP-88309和MRK-1等为科内或泛家族示例。需标准化并排映射、胞内活化、酶动力学、结构数据和AI分析以理性设计下一代BSA。

病毒蛋白酶：多种(+)ssRNA病毒（小RNA病毒科、冠状病毒科、黄病毒科和杯状病毒科）需病毒蛋白酶加工多聚蛋白；(?)ssRNA病毒不编码蛋白酶。病毒蛋白酶是HIV和HCV治疗基石。黄病毒科为丝氨酸蛋白酶，其他为半胱氨酸蛋白酶。蛋白酶抑制剂（PIs）分拟肽和非拟肽，拟肽设计遵循“底物包膜”原则。HCV PIs成功，但对正黄病毒因活性位点差异未成功。SARS-CoV-2 3CL^pro/M^pro为优秀靶点，nirmatrelvir和ensitrelvir已批准；前者为可逆共价拟肽，泛冠状病毒活性较广，后者为非共价非拟肽，谱较窄。新泛冠状病毒抑制剂ibuzatrelvir和ALG-097558在开发中。小RNA病毒、冠状病毒和杯状病毒蛋白酶结构相似性可能提供泛家族/跨家族PIs机会。

病毒核酸内切酶：分节段(?)ssRNA病毒如正黏病毒科和布尼亚病毒纲成员编码核酸内切酶，通过“cap-snatching”生成帽化引物。其活性位点含螯合二价金属离子的酸性口袋。Baloxavir marboxil为批准流感核酸内切酶抑制剂，也抑制部分布尼亚病毒但效力低。其他金属螯合抑制剂对流感、沙粒病毒科和Peribunyaviridae等有跨家族活性，对Hantaviridae无活性。Pimodivir靶向PB2帽结合，因疗效有限停止开发。

病毒鸟苷酸转移酶和甲基转移酶：部分病毒通过鸟苷酸转移酶（GTases）和甲基转移酶（MTases）形成mRNA帽。不同科编码方式不同。冠状病毒nsp12的NiRAN域、nsp13、nsp14 N⁷-MTase和nsp16/nsp10 2′-O-MTase参与加帽。nsp14抑制剂TDI-015051和C10对β冠状病毒有活性，TDI-015051还对α冠状病毒。基孔肯雅病毒nsP1加帽酶抑制剂验证了科内靶点。GTases和MTases尚未广泛开发。

神经氨酸酶：流感病毒神经氨酸酶催化唾液酸裂解，活性位点保守，oseltamivir、zanamivir和peramivir为唾液酸模拟物，用于治疗和预防。耐药突变需新一代抑制剂。副黏病毒科部分成员的血凝素-神经氨酸酶（HN）兼具受体结合和破坏功能，但麻疹和尼帕病毒无神经氨酸酶，故不能开发泛副黏病毒科神经氨酸酶抑制剂。

病毒解旋酶：解旋酶利用NTP水解解链RNA，对多种RNA病毒科必需。Togaviridae nsP2、Coronaviridae nsp13为SF1；Flaviviridae NS3为SF2；Picornaviridae 2C、Caliciviridae NS3为SF3。RSV P蛋白和EBOV VP35无经典基序。解旋酶作为RNA病毒靶点开发不足，临床验证有限；肠道病毒2C抑制剂显示广谱活性。

其他选定抗病毒靶点：正黄病毒NS4B无酶活性，mosnodenvir为泛血清型DENV抑制剂，阻断NS4B-NS3互作；高浓度也抑制其他正黄病毒。NS4B结构未解限制理性设计。病毒进入步骤高度特异，开发BSA困难；ARN-75039靶向沙粒病毒糖蛋白保守特征。脱壳和组装方面，lenacapavir靶向HIV脱壳/组装；冠状病毒M蛋白可抑制组装，可能泛β冠状病毒；PI(4,5)P₂减少可抑制麻疹和尼帕病毒组装。

宿主靶向抗病毒药物：HTAs作用于宿主因子，可能广谱且耐药屏障高，但有毒性风险。maraviroc为CCR5拮抗剂。PEG-IFN联合ribavirin曾为HCV标准治疗。Ribavirin机制复杂，用于Lassa和CCHF但临床获益有限。alisporivir靶向CypA但开发停止。PI4KIII抑制剂如enviroxime体外有效但有安全/疗效问题。PROTACs诱导靶蛋白降解，探索抗病毒，但成药性和递送受限。

发现广谱抗病毒药物新靶点的新策略：当前BSA开发仍集中于RdRp和蛋白酶等有限靶点。靶向药物发现（TBDD）依赖已知靶点，偏向已知；表型筛选药物发现（PSDD）无靶点假设，已发现HIV NNRTIs、DENV NS3-NS4B抑制剂、肠道病毒衣壳抑制剂、alphavirus加帽抑制剂、冠状病毒组装抑制剂和HCV NS5A抑制剂。传统表型筛选可能丢弃弱效但机制有价值分子。AI/机器学习结合细胞画象、抗体检测和图像分析，可挖掘复杂表型；跨病毒科系统比较尚处早期。结合高内涵筛选和AI可扩展靶点，加速下一代BSA。

转化准备：候选药物临床前有利后，需放大生产、人体安全性、初步疗效和许可路径。经济激励与成本可能不匹配，公私合作伙伴关系（PPPs）可推进早期临床。BARDA、NIH抗病毒药物发现中心和欧盟计划等支持。大流行准备中，I期应在流行间期完成。对罕见或已根除病毒，可用FDA Animal Rule或EMA exceptional circumstances。Tecovirimat为例，动物规则获批，但mpox随机试验未显示病灶消退加速。临床测试需II/III期；为“病毒X”准备，候选BSA应对循环原型病毒评估。可用受控人类感染模型。疫情期间临时试验常失败，需预批准master protocols、自适应平台试验如REMAP-CAP、SOLIDARITY、ACTIV和RECOVERY。SOLIDARITY PARTNERS为WHO领导多国自适应平台，覆盖多种丝状病毒。公平与全球可及：公平可及是核心，许多高影响病毒在低中收入国家（LMICs），需在受影响地区试验并加强当地能力。

结论：过去数十年抗病毒药物取得显著进展，但多数RNA病毒感染仍无有效药物。新发病毒很可能属于已知科，亟需广谱抗病毒药物。RdRp催化位点相对保守，核苷类似物可实现泛家族或跨家族活性。其他酶、结构蛋白、蛋白互作和宿主靶点可提供不同谱。最佳特性取决于临床和流行病学背景。大流行准备需强效口服跨家族/泛家族药物；已知感染可能科内活性足够。结构病毒学、高内涵筛选和AI可发现新靶点。建立战略多样化BSA组合覆盖大多数RNA病毒科，对治疗和预防当前不可治感染及应对新发疫情至关重要。