浅谈广谱抗病毒药物研发的普适性策略（一）

艾滋病、乙肝等病毒感染导致的慢性传染性疾病严重危害人类的健康与生命^[1-3]。新发病毒在人类历史上不断出现， 已累计造成数千万人死亡。近年来气候变化和全球化都为病毒传播创造了更有利的条件。 与其他微生物相比， 病毒具有极高突变率，使其迅速适应新宿主并对疫苗和抗病毒药物产生耐药性^[4-6]。与 DNA 病毒相比， RNA 病毒的突变率更高，可以跨种传播感染人类，这导致 RNA 病毒占人畜共患病病毒的 80%以上，是过去20年中重大流行病的罪魁祸首。除了高遗传变异性， RNA  病毒可以通过气溶胶传播，人传人的传播性很高。自 2000 年以来，所有主要的流行病和大流行性暴发都是由 RNA 病毒引起的。例如，甲型H1N1 流感病毒（2009/2010）疫情、埃博拉病毒（Ebola virus，EBOV）疫情（2014—2016）、寨卡病毒（Zikavirus，ZIKV）疫情（2015—）、基孔肯雅热病毒（chikungunya fever ，CHIKF）（2015/2016）及 3 次高致病性冠状病毒（coronavirus，CoV）感染疫情，包括 2002/2003年 SARS-CoV（severe acute respiratory syndrome-CoV）感染导致的非典肺炎疫情、2012 年 MERS-CoV（middle east respiratory syndrome-CoV）感染引起的中东呼吸综合征疫情和2019/2020 年SARS-CoV-2（severe acute respiratory syndrome-CoV 2）感染所造成的新冠肺炎 （corona virus disease 2019 ，COVID- 19）疫情。特别是，CoV引发的瘟疫呈现出越来越频繁的趋势， 由于缺乏疗效确切的特效药物， 给人类社会造成了极大的危害^[4]。

不容忽视的是，未来随时可能暴发的新型病毒是人类一直面临的巨大威胁，也让全球公共卫生体系面临严峻的挑战。 近期，世界卫生组织（WHO）提出要防御“Disease X”，即由目前未知的病原体（包括 SARS-CoV-2）引起的严重国际大流行的人类疾病（http://www.who.int/blueprint/priority -diseases/en/）。因此，研发广谱、高效的抗病毒备选药物对于应对当前疫情以及将来可能发生的新型病毒感染来说都是十分重要的^[7-9]。本文从药物化学的角度， 精选近年经典案例， 从抗病毒药物研究的共同靶标、 共性环节、通用策略以及广谱抗病毒分子等方面总结了广谱抗病毒药物研发的普适性策略，期望对当下及未来的抗病毒药物研发提供参考。

1  抗病毒药物研究的共同靶标

1.1  合成糖受体  包膜病毒通常在进入细胞之前， 通过聚糖介导的相互作用与宿 主细胞膜上的蛋白质对接。研究者提出了一种通过使用合成糖受体（ synthetic carbohydrate receptors ，SCRs）来破坏这些相互作用，进而抑制病毒生命周期来 降低病毒传染性的方法。近期，SCRs 作为高糖基化包膜病毒的有效抑制剂，受到普遍关注。该类分子不但可以抑制病毒侵入，而且可以通过干扰包膜的糖分子， 使病毒暴露于宿主免疫系统中得以清除， 具有双重作用模式^{[10- 13]} 。SCRs 已报道 具有抗 ZIKV、流感病毒和艾滋病毒（human immunodeficiencyvirus，HIV）活性， 有望成为抗登革病毒（denguevirus，DENV）及 SARS-CoV-2 等其他包膜病毒的 广谱抑制剂^[14-16]。苯基硼酸作为顺式邻二醇的可逆结合基团， 是糖分子的有效配 体，可作为 SCRs 的关键药效团元素，用于设计广谱抗病毒分子^[17]。

1.2  靶向病毒膜的广谱抗病毒策略  由于脂质成分对于细胞膜的膜曲率和流动 性至关重要， 因此通过改变（降低或增加） 脂质成分有望成为广谱抗病毒策略^{[18- 20]}。例如， 一些阳离子的抗病毒肽（antiviral peptides，AVPs）在高浓度下具有类似洗涤剂的性质，可以导致病毒膜孔的形成及胶束化。多不饱和内质网-靶向脂质体（polyunsaturated endoplasmic reticulum‑targeting liposomes ，PERL）通过耗 竭细胞和病毒膜的胆固醇发挥广谱抗病毒作用；胆固醇耗尽会降低膜的流动性，影响病毒和细胞膜融合所必需的负曲率（图 1）。

Figure 1 Broad-spectrum antivirals targeting viral membranes

楔子状或倒锥状分子和一些嗜碱性抗病毒肽可以增加病毒膜脂双链的自发正曲率， 提高病毒融合蛋白介导的膜融合所需的能垒。同样，膜靶向 II 型光敏剂在病毒膜平面上产生的单层氧能够氧化不饱和磷脂并诱导病毒膜纳米结构的变化。氧化磷脂的簇合物导致脂质包装的差异化，降低流动性，增加正曲率，增加 分子脂质面积，减小膜的厚度。

磷脂特异性抗体可以靶向病毒膜中丰富的特定磷脂家族， 例如磷脂酰丝氨酸， 进而阻止病毒的吸附和侵入。

Figure 2 Chemical structures of CLR01 and CLR05

大多数致病性病毒病原体都是包膜病毒。“分子钳”是靶向病毒膜的特殊化 合物，该类化合物的发现是受天然的“锁钥模型”的启发[21,22] 。“分子钳”选择性地与病毒包膜的脂筏区域作用，代表性的“分子钳”为 CLR01 和 CLR05（图 2）。CLR01 是赖氨酸和精氨酸特异性的配体，可以破坏 HIV 、EBOV和ZIKV等包膜病毒。CLR01和CLR05 对单纯疱疹病毒（herpes simplex virus ，HSV）、梅斯勒病毒、流感病毒和SARS-CoV-2等具有广谱抑制活性，但对非包膜病毒无效^[23-25]。

近日，清华大学研究人员从埃及伊蚊肠道内分离出的具有抗蚊媒病毒活性的色素杆菌新菌株 Chromobacterium sp. Beijing 入手，筛选并鉴定了两个对多种包膜病毒（DENV、ZIKV 、SARS-CoV-2、HIV 和 HSV）均有较强抑制作用的抗病毒效应因子 CbAE-1 和 CbAE-2。机制研究表明， CbAE-1 和 CbAE-2 通过其脂酶活性，直接破坏病毒包膜结构导致其失活。同时， CbAE-2 在人类细胞和小鼠上均表现出了较强的安全性，具有作为广谱抗病毒药物的潜力[26]。

此外，病毒聚合酶镁离子螯合区域^[27]、铁硫簇（iron-sulfur cluster）^[28]、锌指结构^[29]等也可作为广谱抗病毒药物发现的共性靶标。