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撰文 | Andy

編輯 | 王聰

排版 | 水成文

2015年，全球爆發(fā)寨卡病毒（Zika）感染，導(dǎo)致數(shù)百名嬰兒出生時大腦畸形。

寨卡病毒是一種屬于黃病毒屬的蟲媒傳播病毒，主要通過埃及伊蚊傳播。早在1947年，就已經(jīng)從一只來自非洲烏干達(dá)的寨卡森林中的有發(fā)熱癥狀的恒河猴體內(nèi)被首次分離得到，因此得名“寨卡”。此后70多年時間里，由于寨卡病毒引起的癥狀輕微，且消退較快，極少有寨卡病毒相關(guān)的研究。

然而，在2015-2016年，寨卡病毒突然在巴西、美國、東南亞地區(qū)爆發(fā)，很快擴(kuò)散至全球61個國家和地區(qū)，并與胎兒流產(chǎn)，新生兒小頭畸形、格蘭-巴雷綜合征等病例的快速增加密切相關(guān)。

2016年初，世界衛(wèi)生組織將寨卡病毒列為全球公共衛(wèi)生緊急事件。這大大推動了寨卡病毒相關(guān)研究，但是到目前為止，仍然沒有有效的治療方法或疫苗來對抗寨卡病毒。

近日，美國國立衛(wèi)生研究院等團(tuán)隊在 PNAS 雜志上發(fā)表了題為：Therapeutic candidates for the Zika virus identified by a high-throughput screen for Zika protease inhibitors 的研究論文。

研究團(tuán)隊使用各種先進(jìn)的藥物篩選技術(shù)，測試了1萬多種化合物，以尋求治愈寨卡感染的方法。令他們驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)廣泛使用的抗生素美他環(huán)素（methacycline）在預(yù)防小鼠大腦感染和減少與寨卡病毒相關(guān)的神經(jīng)問題方面是有效的。此外，他們發(fā)現(xiàn)最初設(shè)計用于對抗老年癡呆癥和炎癥的藥物也可能有助于對抗感染。

在這項研究中，研究人員尋找通過阻斷一種名為NS2B-NS3的寨卡病毒蛋白酶的活性來阻止病毒復(fù)制的藥物，并對小分子抑制劑進(jìn)行生化篩選。

寨卡病毒就像一個蛋白質(zhì)膠囊，攜帶長串RNA編碼指令，用于制造更多的病毒蛋白質(zhì)。在感染過程中，病毒將RNA注入細(xì)胞中，產(chǎn)生這些蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)并排串在一起，就像塑料飛機(jī)模型組件中的部件一樣。然后，NS2B-NS3蛋白酶會切斷每一個蛋白質(zhì)，所有這些蛋白質(zhì)對于組裝新的病毒顆粒都是至關(guān)重要的。

為了尋找候選藥物，研究團(tuán)隊創(chuàng)建了一種檢測方法，以評估藥物在含有數(shù)百個微小試管的培養(yǎng)皿中阻斷NS2B-NS3寨卡病毒蛋白酶活性的能力。每個試驗(yàn)都是針對不同的篩選或篩選技術(shù)而量身定做的。然后，他們使用這些分析方法同時測試存儲在三個獨(dú)立庫中的數(shù)千個候選庫。

研究團(tuán)隊采用定量結(jié)構(gòu)活性關(guān)系模型虛擬篩選了13.8萬個化合物，增加了活性化合物的鑒定，減少了篩選時間和資源。候選抑制劑在幾種病毒感染試驗(yàn)中被驗(yàn)證有效。具有良好臨床表現(xiàn)的小分子，特別是五脂氧合酶激活蛋白抑制劑MK-591，可以抑制寨卡病毒蛋白酶和神經(jīng)干細(xì)胞的感染。四環(huán)素類抗生素比蛋白酶更能有效地抑制寨卡病毒感染，這表明它們可能具有多種作用機(jī)制。

一項對2000種化合物的初步篩選表明，常用的四環(huán)素類抗生素藥物，如美他環(huán)素，可能對阻斷蛋白酶有效。美他環(huán)素為半合成四環(huán)素，具廣譜抗菌活性?？咕鷻C(jī)制與四環(huán)素相同，抗菌作用強(qiáng)于四環(huán)素。具有高效和長效性質(zhì)。

與此同時，對1萬多種化合物的大規(guī)模篩查幫助確定了一種正在研究的抗炎藥物MK-591和一種失敗的抗阿爾茨海默病藥物JNJ-404作為潛在候選藥物。一個包含超過13萬種化合物的虛擬篩選也被用來幫助確定候選化合物。為此，研究人員將其他篩選結(jié)果輸入計算機(jī)，然后使用基于人工智能的程序來了解是什么使得一種化合物能夠很好地阻止NS2B-NS3寨卡病毒蛋白酶的活性。

寨卡病毒感染會對一部分患者造成嚴(yán)重后果。如果在懷孕期間發(fā)生感染，可能會出現(xiàn)先天性異常。此外，格林巴利綜合征、腦炎和脊髓炎的發(fā)病與寨卡病毒感染有關(guān)。已經(jīng)鑒定了一些具有良好臨床特征的小分子，包括作為寨卡病毒感染抑制劑的五脂氧合酶激活蛋白抑制劑MK-591，和作為寨卡病毒感染抑制劑的四環(huán)素類抗生素美他環(huán)素，后者在寨卡病毒小鼠模型中可減少神經(jīng)缺陷。這些化合物有可能用于預(yù)防或治療寨卡病毒感染的神經(jīng)并發(fā)癥。

寨卡病毒會優(yōu)先感染大腦中的干細(xì)胞?？茖W(xué)家懷疑這就是為什么感染對新生兒造成的傷害比對成年人更大的原因。在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)神經(jīng)干細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)表明，本研究中鑒定的所有三種藥物都可能抵消這些問題。用美他環(huán)素、MK-591或JNJ-404處理細(xì)胞可以減少寨卡病毒感染。

由于四環(huán)素是美國食品藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)的藥物，已知會通過孕婦的胎盤，研究人員將重點(diǎn)放在了美他環(huán)素上，發(fā)現(xiàn)它可能會減少由寨卡病毒引起的一些神經(jīng)發(fā)育問題。例如，茲卡病毒感染的新生小鼠，接受美他環(huán)素治療后，比接受安慰劑治療的小鼠平衡性更好，更容易翻身。腦部檢查表明，這是因?yàn)榭股販p少了感染和神經(jīng)損傷。然而，抗生素并不能完全抵消寨卡病毒造成的危害。感染病毒的小鼠的體重比對照組小鼠的體重要低，但這與是否使用美他環(huán)素?zé)o關(guān)。

這些結(jié)果表明，以四環(huán)素為基礎(chǔ)的抗生素可能至少在預(yù)防寨卡病毒感染相關(guān)的神經(jīng)問題上有效，鑒于它們被廣泛使用，有望盡快在臨床試驗(yàn)中測試它們的潛力。

論文鏈接：

www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2005463117

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