新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）具有高傳染性，感染引起的新冠肺炎（COVID-19）目前仍在世界范圍內(nèi)持續(xù)爆發(fā)，截至5月17日，全球累計新冠肺炎確診病例超過471萬例，死亡人數(shù)超31萬。雖然研究發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2與其他冠狀病毒有相似之處，但目前仍缺乏對SARS-CoV-2感染特征、致病性相關(guān)途徑以及潛在藥物靶標(biāo)的充分了解，且尚無明確顯著療效的針對性治療方案。因此，迫切需要開發(fā)抑制SARS-CoV-2感染或復(fù)制的療法。

2020年5月14日，來自德國法蘭克福大學(xué)和歌德大學(xué)的研究人員在頂級雜志《Nature》上發(fā)表了針對SARS-CoV-2感染特征及COVID-19潛在治療靶點(diǎn)的最新研究成果。研究者們發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2在感染細(xì)胞過程中重塑了中樞細(xì)胞通路，包括翻譯，剪接，碳代謝和核酸代謝，而靶向這些途徑的小分子抑制劑可以抑制該病毒在細(xì)胞中復(fù)制。

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2332-7

研究人員利用人結(jié)腸上皮癌細(xì)胞系Caco-2，建立了感染SARS-CoV-2的細(xì)胞培養(yǎng)模型。通過檢測到感染SARS-CoV-2的 Caco-2，在24小時后出現(xiàn)細(xì)胞致病作用，且24小時內(nèi)上清液中病毒的RNA拷貝持續(xù)增加，病毒核蛋白也可被染色，表明該細(xì)胞培養(yǎng)模型可用于研究SARS-CoV-2感染細(xì)胞的生命周期的不同過程。

SARS-CoV-2在細(xì)胞中的復(fù)制模型

為了確定SARS-CoV-2感染的特征，研究者們利用多重增強(qiáng)蛋白質(zhì)動力學(xué)（mePROD）方法，對感染SARS-CoV-2并培養(yǎng)2-14小時的Caco-2細(xì)胞進(jìn)行蛋白質(zhì)差異分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與其他病毒抑制宿主蛋白的合成進(jìn)而增加病毒蛋白的合成不同，SARS-CoV-2僅對宿主翻譯能力產(chǎn)生輕微影響，因此，研究人員推測SARS-CoV-2復(fù)制可能對翻譯抑制敏感。其測試了兩種翻譯抑制劑——環(huán)己酰亞胺（翻譯延伸抑制劑）和曲美汀（抑制40S核糖體蛋白S14），發(fā)現(xiàn)它們在無毒濃度下均顯著抑制SARS-CoV-2復(fù)制。

SARS-CoV-2感染后宿主細(xì)胞翻譯的變化

研究者分析了細(xì)胞感染病毒后宿主蛋白質(zhì)組的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)宿主蛋白質(zhì)組在感染后24小時進(jìn)行了廣泛的調(diào)節(jié)，主要聚類為感染過程中富含膽固醇代謝蛋白的減少及包括碳水化合物和RNA剪接的修飾蛋白的增加。然后測試了抑制剪接或糖酵解能否抑制SARS-CoV-2的復(fù)制，發(fā)現(xiàn)剪接體抑制劑pladienolide B（靶向剪接因子SF3B117）和2-DG（己糖激酶的一種抑制劑）的加入可明顯阻止SARS-CoV-2在Caco-2在細(xì)胞中復(fù)制。

SARS-CoV-2感染圖譜揭示了其復(fù)制所必需的細(xì)胞通路

為了確定SARS-CoV-2復(fù)制的其他潛在抑制劑，研究人員檢測到一些與病毒蛋白的變化趨勢相似的蛋白，主要注釋為由各種核酸代謝子途徑組成的主要代謝途徑簇。因此測試了核苷酸抑制劑利巴韋林對細(xì)胞中SARS-CoV-2復(fù)制的影響，發(fā)現(xiàn)其在低微摩爾濃度和臨床可達(dá)到的濃度下抑制SARS-CoV-2復(fù)制。

除此之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)與蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)相關(guān)的蛋白也表現(xiàn)出與病毒蛋白高度相似的趨勢。因此使用小分子抑制劑NMS-873測試蛋白穩(wěn)態(tài)擾動對SARS-CoV-2復(fù)制的影響，發(fā)現(xiàn)NMS-873在低納摩爾濃度下可抑制SARS-CoV-2復(fù)制。

簡而言之，研究人員揭示了SARS-CoV-2的細(xì)胞感染特性，并鑒定出抑制病毒復(fù)制的藥物。這一結(jié)果可以指導(dǎo)大家理解SARS-CoV-2感染后宿主細(xì)胞調(diào)節(jié)的分子機(jī)制，同時也為開發(fā)COVID-19的治療方法提供了參考。

參考資料：

[1] Proteomics of SARS-CoV-2-infected host cells reveals therapy targets.

[2] Detection of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) by real-time RT-PCR.