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武汉新病毒的科研进展-7-药物

(2020-01-30 11:37:21) 下一个

引言:这是本系列的10天里的第七篇文章,其宗旨依然是“了解科技动态、科普相关知识、澄清流传误解”。从读者的反应看,还不错。既然还受欢迎,就继续写下去。今天说说抗病毒药物。

本城新闻曾说:1月26日上海科技大学饶子和/杨海涛课题组测定的2019-nCoV冠状病毒3CL水解酶的高分率晶体结构,PDB ID: 6LU7。去查了,现在还未上网公开。饶子和团队曾测定了SARS的3CL水解酶的高分率晶体结构。

研究冠状病毒的主要水解酶(3CLpro)是设计抗新病毒药物的基础,因为这种水解酶是一种非常有吸引力的治疗靶标。我们希望他们有三者同源的人SARS、229E 冠状病毒和猪冠状病毒(可传播性胃肠炎病毒-TGEV)抑制剂化合物的研究基础,能尽快研制出新药。这里的猪冠状病毒是指:2016年底在广东造成多个养猪场的猪仔出现严重急性腹泻并大量死亡,研究发现同样是来自蝙蝠的冠状病毒跨物种传播,简称SADS。

在我的博客《武汉新病毒的科研进展》中曾提到“S1相挂钩一样与人体细胞上的受体(ACE2)结合”,马上就有人提出可以开发人用ACE2受体抑制剂。想法很好也很直接,因为服用 ACE2 受体抑制剂让冠状病毒的 S1 刺突蛋白无法钩住服用者的呼吸道细胞,不能传染给服用者。

实际上研究人员对开发人体细胞受体抑制剂是“心有余悸”的。我在《阿兹海默症与药物》一文中说:β淀粉样蛋白在脑部聚集可能造成阿兹海默症,人体的γ分泌酶是产生β淀粉样蛋白的物质,γ分泌酶抑制剂可以减少β淀粉样蛋白的产生。但是,临床结果是这种化合物能抑制 γ分泌酶的产生,也可能还抑制了其它酶的产生,使得某些人得了皮肤癌,该种化合物便下架了。

可以换个思路:寻找抑制病毒复制的化合物

2003年6月13日,德国 Kanchan Anand 等4位学者在《科学》杂志上发表了“冠状病毒主要蛋白酶(3CLpro)结构:抗SARS药物设计的基础”(Coronavirus Main Proteinase (3CLpro) Structure: Basis for Design of Anti-SARS Drugs,10.1126/science.1085658)。虽然文章发表时,SARS肆虐已接近尾声,但由此引出的系列科研成果意义重大,已在这次抗击新病毒的斗争中得以应用。

国家卫生健康委在《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》已写明用抗病毒药洛匹那韦/利托那韦(200 mg/50 mg,每粒)每次 2 粒,每日二次。

可以参见2008年五位泰国学者发表的论文“利托那韦和洛匹那韦作为SARS-CoV 3CLpro抑制剂的分子动力学模拟分析”(Molecular dynamic simulations analysis of ritronavir and lopinavir as SARS-CoV 3CLpro inhibitors,10.1016/j.jtbi.2008.07.030)。类似文章很多,为今天的医疗方案奠定了基础。

“xx那韦”本是抗逆转录病毒蛋白酶抑制剂类的化合物,20年前被批准为抗艾滋病的药物,为什么变成抗SARS病毒的药物了。明明是两种不同的病毒吗?实际上两种病毒同属 RNA 病毒,病毒在体内的复制过程还真有相似的地方。 药品改变用途或增加适用症是常事儿,在过去几十年里经FDA正式批准的多达上百个,比较著名的是西地那非-伟哥,大家都知道。

已经批准的HIV-1蛋白酶抑制剂包括:替普那韦(tipranavir,TPV)、沙奎那韦(saquinavir,SQV)、利托那韦(ritonavir,RTV)、奈非那韦(nelfinavir,NFV)、洛匹那韦(lopinavir,LPV)、茚地那韦(indinavir,IDV)、地那那韦(darunavir,DAR)、阿扎那韦(atazanavir,ATV)和氨普那韦 (amprenavirAPV)。

SARS期间,没有有效的抗病毒药物,也没有针对SARS的疫苗。其它的抗病毒药物能不能抗SARS病毒呢?于是,发现两种HIV-1蛋白酶抑制剂的药物:洛匹那韦和利托那韦的混合物表现出一些抗SARS病毒的迹象。学者为了了解这些蛋白酶抑制剂与SARS病毒之间通过相互作用的分子相互作用的详细信息,对SARS病毒的3CL pro 游离酶(游离SARS)及其与洛匹那韦(SARS<–>LPV)和利托那韦(SARS<–>RTV)形成的复合物进行了分子动力学模拟。结果表明,当抑制剂结合SARS病毒的3CLpro的活性位点时,可以清楚地观察到病毒襟翼(flap)关闭。LPV和RTV与SARS病毒3CLpro的结合亲和力未显示任何显着差异。此外,在SARS-LPV系统中检测到六个氢键,而在SARS-RTV络合物中发现了七个氢键。也就是说某些化合物与病毒的蛋白酶结合使之失去活性,病毒无法复制。氢键是与其他化合物连接的地方。

上面说了患者要日服一克洛匹那韦/利托那韦复方药物,这意味着吃下去约十亿亿个那韦分子。但愿每个分子那韦分子都能找到病毒粘上去。考虑到多种因素,看来疑似期就用药可能回更好些。

中科院遗传与发育生物学研究所刘欣研究员和中科院大学王秀杰研究员昨天(1月29日)在生物预印本(biorxiv.org)网站上发表文章:“临床批准的药物中2019-nCoV冠状病毒M蛋白酶的潜在抑制剂”(Potential inhibitors for 2019-nCoV coronavirus M protease from clinically approved medicines,10.1101/2020.01.29.924100)

他们比较了新病毒和SARS基因序列、分析了新病毒主要蛋白酶的结构、用计算机分析了在 DrugBank 数据库中谁可以与该蛋白酶配对。从理论上讲,这些药物可能与Thr24-Asn28和Asn119之间的一个或多个残基形成氢键,能够与这些氨基酸形成的口袋结合并干扰新病毒主要水解酶的功能。最后找出下列候选者,见文末:


表中:Asn:天冬酰胺,Thr:苏氨酸。

当然药物研发的道路非常艰难。提倡植物化学 - 中药的学者也可据此思路,寻找合适的单体。

本文纯属信息交流,并非医疗指导。


病毒的大小和重量

2004年的新闻报道说,科学家测出牛痘病毒重量:“美国普度大学医学工程系的雷士德·巴西尔博士最近发表了一粒天花疫苗里的牛痘病毒的重量数据,是9.5飞克(1飞克=千万亿分之一克)。也就是说,至少要堆积1万亿个牛痘病毒,才有一粒米那么大的分量。”

牛痘(cowpox)病毒(Vaccinia virus)比较大,有186,000碱基对。文献(10.1016/j.snb.2005.08.047)中说牛痘病毒尺寸约为 360×270×250 nm(纳米),重量约为 5 到 10 fg(飞克),飞克是 10-15克的意思。

冠状病毒约有 3 万个碱基对,是牛痘病毒的六分之一长,所以重量应该是 1 飞克左右。1月24日,国家病原微生物资源库发布了由中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所成功分离的我国第一株病毒毒种信息和电镜照片,从中可以看出冠状病毒的尺寸约为80×100 nm。

让空气绝对干净是很困难的。空气洁净度等级是指空气中每立方米中有大于或等于某个数量级的数值来衡量的。举例来说:“食品生产为10万级,就是说每立方米空气中含有十万个微小颗粒;制药厂片剂车间为 1万级,针剂的局部或生物实验100级”。换句话说,空气中总是有微小的悬浮颗粒,地球的引力不会使所有微小颗粒都降下去。

病毒的传播方式中有一种叫做空气/飞沫传播。人在打喷嚏时,一个“啊切”会喷出数万粒飞沫,喷出的速度可高达每小时100英里。飞行的飞沫颗粒也会变得愈来愈小,“啊切”实验中10米外的培养皿会长出细菌。当然细菌和病毒也会随着中央空调或其它管道系统传播到其它的地方。2003年3月香港淘大花园事件是个典型案例。记得在“污染地区”出门带口罩、回家先洗手是最基本的防护。

nextstrain.org 网站上已经有 42 个病毒基因序列,包括美国5例、法国两例等,供下载研究。


药名 参考中文名 氢键数 主要氨基酸残基 原适应症
Colistin 粘杆菌素 9 Thr24,Thr25,Thr26 抗生素
Valrubicin 戊柔比星 7 Thr24,Thr25,Thr26
Asn28, Asn119
蒽环类、抗肿瘤
Icatibant 艾替班特 6 Asn28,Asn29 遗传性血管性水肿
Bepotastine 苯磺贝他斯汀 5 Thr25,Thr26 鼻炎,荨麻疹/瘙痒
Epirubicin 表柔比星 5 Asn28,Asn119 抗肿瘤
Epoprostenol 依前列醇 4 Asn119 血管扩张剂,血小板聚集
Vapreotide 伐普肽 3 Thr24,Asn228 抗肿瘤
Aprepotant 阿瑞吡坦 3 Asn28,Asn119 抗肿瘤
Caspofungin 卡泊芬净 3 Asn119 抗真菌药
Perphenazine 奋乃静 2 Asn28,Asn119 抗精神病药

 

 

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评论
赌城看客 回复 悄悄话 回复 'cowwoman' 的评论 : 对,是给他的回复:
“赌城看客2020-01-29 09:32:44回复 'ytwadk' 的评论 : 你提到的这篇文章的确很重要,特别是现在,许多人在读。不过,这篇文章是3个国家、9个单位、15位作者合作的结果,第一作者和排名最后的通讯作者留的邮箱都是北卡大学的,我猜作者中的武汉病毒所石正丽二人只是提供了蝙蝠病毒。毕竟病毒与病理还是有差异的。谢谢。”
武汉新病毒为何在武汉突发的确值得深思。许多人有疑问。我相信此次危机过后会对该所做专项调查。
武汉新病毒的毒源到底来自那里?虽然与云南普洱蝙蝠最接近,但学者认为差25年呢。中国CDC1月26日说曾在那个海鲜市场及周边取样585份中找到33份样品含有新型冠状病毒核酸。那应该测序并公布。但美国和德国网站上还没有。
“病毒会把中国拖垮”,的确让人担心。有学者说2013年SARS时的中后期,病毒发生变异(ORF8 丢了29个 nt)使得传染力降低?,可用google 查“SARS ORF8”。
无论新病毒死亡率如何,只要有新确诊病例,危机就会继续。
谢谢。
cowwoman 回复 悄悄话 我找到了。你回复的是这个。这人很厉害啊。
“ytwadk2020-01-29 07:15:47回复悄悄话先看看如下的文章,都是武汉病毒研究所病毒研究员石正丽自己发布的信息

这个病毒和艾滋病没半毛钱关系。

去看看这个来自官方的报道
2018年11月14日,第二期求真讲坛在树华报告厅如期举行,中国科学院武汉病毒研究所石正丽研究员应邀做了题为《蝙蝠冠状病毒及其跨种感染研究》的主题演讲

还有石正丽等发表在Nature Medicine上面的文章
A SARS-like cluster of circulating bat coronaviruses shows potential for human emergence

这些都已经揭示了目前的武汉病毒的制造者就是石正丽和她的研究团队。

如果不相信,请大家自己去读一读文章,她们自己都说了如何来影响人类健康。

她或许是人类的恶魔。对不对大家自己去分析判断吧。为了你自己的健康,好好想想吧,不要再误导了。



cowwoman 回复 悄悄话 回复 '赌城看客' 的评论 : 把你回复石的给我找一下行吗?
cowwoman 回复 悄悄话 如果这次管状病毒是疫苗病毒泄露,那这事不亚于苏联三十年前核爆炸。美国不用打,病毒会把中国拖垮。

看连锁反应吧,天佑世界人民!
cowwoman 回复 悄悄话 回复 '赌城看客' 的评论 : 不是我说的,我摘抄下来和你们讨论。

我缺乏专业知识,但武汉的P4会让人不得不做猜想。
赌城看客 回复 悄悄话 回复 'cowwoman' 的评论 : 对不起,刚刚看到你的留言。
在“烦人”的栏目里曾有人提到石2015的文章,我当时留了两百多字的回复。没想到:
这两天城里更热闹,支持和反驳阴谋论的各说各话,此起彼伏。不过,从留言看有很多网友很懂。
你说“肯定是试图做疫苗”。的确,该文的通迅作者Ralph Baric的研究方向是:1.冠状病毒逆向遗传学和疫苗开发。2.诺沃克样病毒疫苗的研制。3. RNA病毒的转录,复制和重组。4. RNA病毒的持久性,跨物种传播。符合你的做法。
cowwoman 回复 悄悄话 肯定是试图做疫苗,所以在病毒中替换了一些部分用来给病毒灭活,灭火后的病毒通过蛋白培养复制,然后提取,注射到猴子等动物身上。由于部分灭火,所以猴子可能没事,或症状不明显。这个动物如果被当成野味卖到市场,结果就是今天这样:病毒被部分灭活,大部分人不会死亡,但是这没有症状的携带者广泛传染给了其他人。
这可以解释其中1400多个碱基对为什么和常用的灭活用的片段相同。实验室应该公开最近使用灭活用的基因片段。这么多学者和专家会自己判断。
赌城看客 回复 悄悄话 回复 'cowwoman' 的评论 : 我认为你的两个观点都正确,因为过去的研究工作及论文都支持。
cowwoman 回复 悄悄话 病毒十五年不来人间应该有俩原因。

一,萨斯病毒一直存在,但寄主一直是蝙蝠和动物界。上次人治愈了以后,人和萨斯病毒很好的隔离了十五年。但萨斯并未消失。

二,萨斯还可能存在个别人体,没再折磨人类是因为某些人有了抗体,不再惧怕萨斯了。

谢谢你一直科普。



赌城看客 回复 悄悄话 回复 'cowwoman' 的评论 : 哈哈哈哈,网上不断出现新观点。那家公司(Gilead)是33岁的“老公司”啦,就在斯坦福北、SFO 南,挺著名的。
实际上中国内地以及香港的科研工作者一直在追踪SARS样病毒,武汉病毒所在2017年论文中说:“为SARS样疾病的未来出现有做好准备的必要性”,见10.1371/journal.ppat.1006698。
SARS再现是必然的,疫情扩大是...,我只说到:“多种因素吧”。
另外,昨天吉利德(Gilead)开始新的三期临床了,这对在美国乃至各国的患者是个福音。谢谢。
cowwoman 回复 悄悄话 回复 '赌城看客' 的评论 : 你这是从分子生物学角度驳斥合成病毒说。但反方是说萨斯如果是天然病毒不可能绝迹十六年不复出。

现在阴谋论说就是圣何塞那制药厂干的,开个玩笑。

“1月31日,权威医学期刊《新英格兰医学杂志》(NEJM)在线发表了多篇关于新型冠状病毒(2019-nCoV)病例的论文,其中一篇介绍了美国首例确诊病例的诊疗过程以及临床表现,说明了一种名叫remdesivir(瑞德西韦)的药物在抗新型冠状病毒时展现出较好的疗效,但其有效性还要经过大规模临床试验才能得到进一步验证。

安全有效性仍待验证

瑞德西韦是一种核苷酸类似物前药,能够抑制依赖RNA的RNA合成酶(RdRp)。原先,这种在研疗法计划用于埃博拉病毒治疗,但冠状病毒里同样有RdRp。因此,这种在研疗法也有望对冠状病毒进行抑制。

此前已经有多项科学研究证明了瑞德西韦的潜在抗病毒能力。1 月 27 日,《科学》杂志(SCIENCE) 发布新闻称,2019-nCoV 的理想疗法很可能是瑞德西韦与单克隆抗体的组合。瑞德西韦被认为可能对MERS及新型冠状病毒都很有效。

瑞德西韦的制造商美国制药巨头吉利德(Gilead)周五发表声明称,已经与中国卫生部门达成协议,在中国展开瑞德西韦在感染新型冠状病毒患者中的临床试验。吉利德公司周五股价大涨3.5%。“
赌城看客 回复 悄悄话 回复 'cowwoman' 的评论 : 这个话题很有趣。关于新病毒的最近祖先,或者说每位患者病毒基因序列与谁最接近?复旦大学(代表中国CDC)在1月17日在美国网站上公布了病毒基因序列的第三版,所以除武汉病毒外中外学者都认为病毒与舟山蝙蝠病毒高度相似。而武汉病毒所在1月24日在德国网站上公布了普洱蝙蝠病毒序列,只有她们的论文认为新病毒与普洱蝙蝠病毒更相近。

2020年1月30日印度九位学者在生物预印本网站(biorxiv.org)上发表了关于新病毒S刺突蛋白中插入与HIV-1 gp120和Gag片段异常相似(10.1101/2020.01.30.927871)的论文。他们认为:新病毒的刺突糖蛋白(S)中有了4个插入段,是独有的。文中用了插入(insertions)一词引起了不满,仿佛是人工插入似的。文章发表不久,就有人评论说:“所识别的四个氨基酸插入段都很短,并且在许多其他生物的基因组中发现,而不仅仅是HIV。换句话说,这项工作的主要发现完全是高度期待的巧合。”
多伦多大学的 Jason Weir 留言说:该论文极具误导性,因为它没有讨论与非HIV-1相关来源的其他序列比对。
所以,新病毒来自天然,不是“转基因”。
cowwoman 回复 悄悄话 回复 '赌城看客' 的评论 : 现在我看到有医学专家说非典病毒不符合病毒进化发展史,很可能是人工合成病毒。这次武汉有中国唯一P4实验室。。。。
赌城看客 回复 悄悄话 回复 'cowwoman' 的评论 : 早晨还没有,下午才看到原文,刚想写个报道,人家上城头了。

确实是Remdesivir,更新更好。MERS时就有使用和文献。虽然没上市,特别时候,有特别许可。从这一点上看,住在美国比住在中国好很多。记得上次染上埃博拉病毒的那位女士,案例相似。
另外我曾写过一篇关于新药临床试验的小文,一旦患有“绝症”,还有最后的机会。
非常谢谢你来访和留言。
cowwoman 回复 悄悄话 美国第一个治愈患者用了一个新药。

“而在住院的第六天,这名患者的X光胸片结果显示出非典型性肺炎的特征。基于患者的胸片结果,以及持续高烧,需要吸氧,且多个部位的样本出现新型冠状病毒的阳性结果,医生们决定为其提供一种尚未获批的药物——由吉利德(Gilead)公司研发的抗病毒药remdesivir。这是一种核苷酸类似物前药,能够抑制依赖RNA的RNA合成酶(RdRp)。原先,这种在研疗法计划用于埃博拉病毒治疗,但冠状病毒里同样有RdRp。因此,这种在研疗法也有望对冠状病毒进行抑制。



在住院的第七天晚上,这名患者接受了remdesivir的静脉输注。第八天,这名患者的临床症状出现了立竿见影的改善。他不再需要吸氧,氧饱和度也恢复到了94%-96%。除了干咳和流鼻涕外,他已没有其他症状。

本论文发表于美国时间1月31日。在1月30日,这名患者虽仍在住院中,但已退烧。唯一的症状就是咳嗽,且严重程度与日俱减。“
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