Advanced Science|巴洛沙韋骨架的“跨界改造”獲得具有體內(nèi)外強效抗HSV-1活性的pUL15C抑制劑

單純皰疹病毒（HSV）為人群中感染率最高的致病DNA病毒之一，分為HSV-1與HSV-2兩種亞型。其中HSV-1主要引發(fā)口唇皰疹，也可導(dǎo)致眼部感染（皰疹性角膜炎）甚至致命性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染（皰疹性腦炎）；HSV-2則以生殖器皰疹為主要病癥，并與新生兒感染及HIV傳播風(fēng)險升高密切相關(guān)。現(xiàn)行臨床一線藥物（阿昔洛韋、伐昔洛韋及泛昔洛韋等）均通過競爭性抑制病毒DNA聚合酶而阻斷復(fù)制，然而該策略僅可縮短發(fā)作期1–2天，且在免疫抑制患者中耐藥株檢出率逐年上升。盡管2020年后上市的普瑞利韋（pritelivir）通過靶向解旋酶-引物酶復(fù)合體提供了新作用機制，但抗病毒譜與耐藥屏障仍有限，臨床亟需結(jié)構(gòu)新穎、靶點獨特、可覆蓋耐藥株的下一代藥物。

近日，西班牙馬德里自治大學(xué)Luis Menéndez-Arias教授聯(lián)合山東大學(xué)展鵬/劉新泳團隊在國際權(quán)威期刊《Advanced Science》（影響因子?：14.3，中科院1區(qū)Top期刊）上發(fā)表題為“Discovery of a Baloxavir-Inspired Endonuclease lnhibitor That Prevents Herpes Simplex Virus 1 Replication in Cell Culture and In Vivo”的研究論文。研究團隊作者以HSV-1末端酶（terminase）pUL15C亞基為切入點，借鑒已上市抗流感藥物巴洛沙韋酸（baloxavir acid）的螯合機制，運用“優(yōu)勢結(jié)構(gòu)再定位”策略，設(shè)計并合成了一系列多環(huán)吡啶酮衍生物，最終獲得高活性候選物L(fēng)N-7。該化合物通過阻斷病毒DNA的切割與包裝，在細(xì)胞及動物層面均表現(xiàn)出顯著抗病毒活性，且對阿昔洛韋耐藥株保持敏感性，為首個針對HSV基因組包裝環(huán)節(jié)的抗病毒候選分子。

HSV-1末端酶由pUL15、pUL28與pUL33三種亞基組成，是病毒將長串聯(lián)體DNA切割成單體并注入衣殼的“分子馬達(dá)”。其中，pUL15的C端（pUL15C）兼具核酸內(nèi)切酶活性與序列特異性識別功能，其晶體結(jié)構(gòu)（PDB code: 4IOX）顯示該域?qū)儆诮饘匐x子依賴性酶家族，催化核心通過雙金屬離子機制水解磷酸二酯鍵，與流感病毒PA核酸酶及HIV整合酶具有相似的拓?fù)涮卣鳌ｈb于巴洛沙韋酸可螯合PA亞基的Mg2?/Mn2?從而阻斷cap-snatching過程，作者推測其多環(huán)吡啶酮母核亦可能移植至pUL15C抑制劑設(shè)計。保留母核金屬螯合核心并對下方三芳環(huán)系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，經(jīng)兩輪“設(shè)計-合成-評價”循環(huán)，最終發(fā)現(xiàn)候選化合物L(fēng)N-7。

為解析作用模式，研究團隊以HSV-1 pUL15C晶體結(jié)構(gòu)（PDB code：4IOX）為模板，結(jié)合人巨細(xì)胞病毒同源蛋白pUL89C（PDB code: 6EY7）補充活性位點Mn2?離子，并通過分子動力學(xué)模擬重建缺失的603–613與686–704柔性環(huán)區(qū)，構(gòu)建獲得LN-7–pUL15C復(fù)合物穩(wěn)定模型。模擬結(jié)果顯示，LN-7的多環(huán)吡啶酮三羰基系統(tǒng)通過三個氧原子與Mn2?形成五元螯合環(huán)，同時其聯(lián)苯側(cè)鏈與Phe512及Arg695分別產(chǎn)生π-π堆積與陽離子-π相互作用，從而立體阻擋DNA底物進入催化中心。定點突變實驗進一步證實，F(xiàn)512A或R695A突變均導(dǎo)致酶活性喪失，提示上述殘基雖非底物接觸位點，卻通過“門控”機制調(diào)控抑制劑結(jié)合，為后續(xù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供明確方向。

藥代動力學(xué)與安全性評估表明，LN-7在雄性SD大鼠中口服吸收良好，絕對生物利用度為48.4 %，消除半衰期（t1/2,po = 5.54 h）與低血漿清除率（Cl < 5 mL·min?1·kg?1）支持一日一次給藥；組織分布容積（Vd > 2 L/kg）提示藥物可廣泛到達(dá)潛在潛伏部位。連續(xù)5天灌胃75 mg·kg-1·d-1的急性毒性實驗未觀察到動物死亡、體重下降或肝腎功能指標(biāo)異常，主要臟器未見組織病理學(xué)改變，初步治療指數(shù)> 1000。體內(nèi)藥效學(xué)采用BALB/c小鼠HSV-1全身感染模型，在預(yù)防性（感染前1 d給藥）與治療性（感染后2 h給藥）兩種方案下，LN-7均能將肺、腦及嗅球中的病毒滴度降低1–2 log??（p < 0.01），療效與等劑量阿昔洛韋相當(dāng)；與阿昔洛韋聯(lián)合應(yīng)用未出現(xiàn)毒性疊加，提示其具備單藥或聯(lián)合治療開發(fā)潛力。

綜上，LN-7作為首個靶向HSV基因組包裝過程的小分子抑制劑，兼具明確的機制、良好的體外活性、藥代動力學(xué)特征、安全性及體內(nèi)藥效，為HSV感染（尤其耐藥毒株感染）的治療提供新型候選藥物。本研究涉及的“優(yōu)勢結(jié)構(gòu)再定位”策略與針對新冠、猴痘、基孔肯雅病毒等新發(fā)與再發(fā)病毒藥物研發(fā)的首選策略——“老藥新用”（即，首先篩選已知的同家族病毒抑制劑）異曲同工，拓展了快速發(fā)現(xiàn)原創(chuàng)抗病毒藥物研發(fā)的新途徑。

Luis Menéndez-Arias教授與山東大學(xué)展鵬/劉新泳團隊在基于靶標(biāo)（聚焦金屬酶）的抗病毒藥物研究領(lǐng)域具有長期的緊密合作，運用優(yōu)勢結(jié)構(gòu)聚焦庫構(gòu)建與表型篩選發(fā)現(xiàn)多類高效低毒的HIV RNase H抑制劑，在Drug Resist Updat、Acta Pharm Sin B、Drug Discov Today、J Mol Biol、Chem Soc Rev等共同發(fā)表文章19篇，共同主編專著《Antiviral Drug Discovery and Development》，申報國際專利1項。

本研究是雙方前期合作的深化與拓展。西班牙馬德里自治大學(xué)博士研究生Sabina Andreu、山東大學(xué)博士后唐凱以及山東大學(xué)碩士研究生周加慧為第一作者。該工作得到國家重點研發(fā)計劃、山東實驗室項目等資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202508006

附：山東大學(xué)藥學(xué)院抗病毒藥物研發(fā)團隊招聘博士后啟事https://www.pharm.sdu.edu.cn/info/1051/20123.htm

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