武汉新病毒的科研进展-7-药物

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（SARSLPV）和利托那韦（SARSRTV）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。

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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。

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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