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新冠病毒具有极强的传染性和变异性，目前市场上尚未出现特异性的特效药。特别是最近新型冠状病毒发生变异出现德尔塔病毒，其致死率和传染性更强，在目前全球新冠疫苗接种已经达到一定覆盖率的情况下，仍然出现新一轮的疫情，这对特效药的研发需求愈加迫切。
新型冠状病毒的基因组主要是由可变数量（6-11）的开放阅读框（ORF）以及一些辅助基因组成，全长约3000个碱基，其中第一个开放阅读框和第二个阅读框约占全基因组的2/3，编码非结构蛋白，结构蛋白以及辅助蛋白。
图：新冠病毒SARS-CoV-2基因组结构图[注1]图
非结构蛋白包括3-胰凝乳蛋白酶样蛋白酶、木瓜蛋白酶样蛋白酶、解旋酶、和RNA依赖性RNA聚合酶。结构蛋白则包括刺突糖蛋白，核衣壳蛋白，膜蛋白以及包膜蛋白。
非结构蛋白中的3-胰凝乳样蛋白酶，也称为主蛋白酶（Mpro，也称为3CLpro），运行于切割位点上，从而使病毒获得活性蛋白。该蛋白酶一旦被抑制，病毒复制也将停止。
目前，3CLpro与抑制剂N3的晶体结构已经被解析出来。N3主要是通过其上的亲电基团与主蛋白酶145位半胱氨酸上亲核的巯基之间生成的共价键来抑制主蛋白酶活性。
自新冠病毒结构被解析出来，主蛋白酶抑制剂的开发一直是研究人员开发新药的重要内容。
图：3CLpro与抑制剂N3的晶体结构图
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最近，辉瑞公司研发的PF-07321332和日本盐野义公司研发的s217622即是利用该原理开发的抗新冠病毒药物。PF-07321332目前已经进入2/3期临床试验，公司表示如果进展顺利，将在4季度于美国提交EUA（紧急授权使用）。
其潜在优势是对目前所有的新冠病毒变种都可以产生作用。s217622已于今年7月份进入了一期临床试验，目前正在进行针对轻度 COVID-19 或无症状 SARS-CoV-2 感染患者的 2/3 期临床试验。
非结构蛋白中的RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp, 也称为nsp12）作为催化病毒RNA合成的一种蛋白酶，在SARS-CoV-2的复制和转录周期中起着至关重要的作用，因而受到研发人员的重点关注。
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2020年4月份，饶子和院士、娄智勇教授、王权教授等组成“上海科技大学-清华大学抗新冠病毒联合攻关团队”，成功解析了新型冠状病毒“RdRp-nsp7-nsp8”复制机器的三维空间结构，整体分辨率达到2.9 Å，并将研发结果发表在《Science》。这在国际上属首次，瑞德西韦就是依据该原理研发出来的药物。
图：新型冠状病毒RdRp-nsp7-nsp8聚合酶复合物2.9 Å分辨率电子显微结构（Coulomb potential map）
瑞德西韦原是美国吉利德针对埃博拉病毒研发的一款核苷酸类似物抗病毒药物药物，但效果不理想。新冠病毒爆发以来，我国药监局审评中心受理了瑞德西韦的临床试验申请，该药在中国直接进入临床III期试验。
但由于试验结果不理想，该药并未在国内进入临床。世界卫生组织根据瑞德西韦临床试验结果表示该药对于降低新冠肺炎致死率“收效甚微”。
罗氏研发的AT-527(RO7496998)也属于RNA聚合酶抑制剂药物。据该产品相关信息，AT-527可以靶向包括RNA依赖性RNA聚合酶（RdRP）在内的两种对病毒RNA复制和转录至关重要的聚合酶，因此对新冠病毒具有独特的双重抑制机制。但华尔街见闻认为AT-527的2期数据不如默沙东的Molnupiravir。
另外，默沙东的Molnupiravir的作用机制是该药可以水解为EIDD-1931，并随后转化为真正的活性药EIDD-1931-TP。EIDD-1931-TP通过与病毒RNA的结合导致病毒的合成过程发生碱基配对错误，从而导致病毒的死亡或突变。
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结构蛋白中的刺突蛋白(S蛋白)与血管紧张素转化酶（ACE2）的结合是新型冠状病毒感染宿主细胞的关键因素。因此，在新冠病毒药物研究过程中寻找S蛋白与ACE2的结合模式对阻断新冠病毒感染具有重要的意义。
S蛋白包括两个重要的亚基S1和S2。S1亚基中存在一个重要的结构域，该结构区域介导S蛋白直接和宿主细胞上的受体结合。S2亚基则主要介导病毒和细胞膜之间的融合。目前，已经可以确定，S1亚基远端的的RBD是SARS-CoV-2与hACE2受体结合的关键位点[2]。
同时，也有研究人员[2]发现，在RBD外，还有另一个与ACE2结合的残基Lys417,该位点可以与ACE2-Asp30相互作用。但若被RBD中的缬氨酸（Val）取代，使其不能参与ACE2的结合。
破坏RBD和ACE2的相互作用是开发新型冠状病毒药物的一个重要方法，目前，RBD位点被认为是开发抗体药物的一个重要靶点。
S蛋白结构、作用机理方面的研究不仅体现在前期介绍的疫苗阶段，在医药研发阶段也被科研团队揭示的较为透彻。下图是较早时期，科研人员对新冠病毒作出的一个大致画像，其中S蛋白也标记其中。新冠病毒通过胞吞和非胞吞作用进入宿主细胞的过程中，S蛋白起着关键性的作用。
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当然，除了RBD，科研人员也发现了S蛋白的其他部位的靶点抗体。研究发现，这些以病毒保守区为靶点的抗体可能对新发的突变病毒有着潜在的中和作用，具有重要的研究价值。
与S蛋白相关的药物有大致三种作用机制：抑制宿主细胞蛋白酶水解S蛋白；通过结合S蛋白阻断其与ACE2结合或者与宿主细胞细胞膜融合；抑制S蛋白的合成。但从临床角度，针对S蛋白的抗体或者药物需要有较高的特异性才能更好地抑制新冠病毒在体内的扩散。
目前，针对相关靶点，已经有一些药物进入临床试验阶段，如，君实生物和中科院微生物所联合开发的JS016、腾盛博药的两款中和抗体BRII-196和BRIII-198、迈威生物的MW33、神州细胞的SCTA01、绿叶制药LY-CovMab、复宏汉霖HLX70、济民可信JMB2002等已经进入临床试验阶段。但在试剂安全性、稳定性和适用性方面尚需经过验证。
本期主要介绍医药研究方面的相关基础知识，下期小编从专利方面对相关靶点进行分析，敬请期待。
参考文献
注[1] Li GD ,De Clercq E(2020) Therapeutic options for the 2019 novel coronavirus(2019-nCoV).Nat Rev Drug Discov 19:149-150.
[2] W a n g Q , Zhang Y , W u L , et al. Structural and functional basis of S A R S -C o V -2 entry by using human A C E 2[J]. Cell,2020.
[3] Lan J, Ge J, Y u J, et al. Structure of the S A R S -C o V -2 spike receptor-binding domain bound to the A C E 2 receptor[J]. Nature,2020.