▎药明康德内容团队报道

PARP（Poly[ADP-ribose] polymerase）是细胞中一种重要的DNA修复蛋白，主要修复DNA双链损伤。众所周知，PARP抑制剂是首类利用“合成致死”概念在临床上取得成功的药物。而研究人员发现，PARP抑制剂这类“老药”可能有治疗新冠肺炎的潜力。

近日，Signal Transduction and Targeted Therapy和Protein & Cell杂志分别发表了一篇关于“老药新用”治疗新冠肺炎的最新研究进展，该研究来自清华大学和江苏省疾病预防和控制中心等机构的科学家。 根据论文，研究人员成功从已有药物中筛选出了一种名为CVL218的PARP1抑制剂治疗新冠肺炎的潜在药物，并从相分离的角度揭示了该药物抗病毒的作用机制。

公开资料显示，CVL218由中科院上海药物研究所研发，目前正在由甫康药业（Convalife）进行全球开发。甫康药业是一家处于临床阶段的新药研发公司，致力于面向全球开发抗肿瘤与抗衰老疾病领域的创新药。

事实上，这并非是PARP抑制剂治疗新冠肺炎研究的首次报道，早前已有许多的研究也发现了PARP抑制剂的这一可能的潜力。 例如，2020年6月，《英国药理学杂志》（BJP）上发表的一篇研究发现， 可以有效降低白介素6（IL-6）、白介素1（IL-1）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）水平，并减轻随后的肺纤维化。 此外，PARP抑制剂还可以抵消新冠病毒诱导和炎症诱导的细胞死亡，在动物模型中，其对急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、哮喘和呼吸机诱发的肺损伤有改善作用。

根据本次发表在Signal Transduction and Targeted Therapy上的这篇文章，研究人员开发了一套药物重定位框架（见下图1），通过整合机器学习和统计分析等方法，系统地集成并挖掘大规模知识图谱、文献和转录组数据，从老药中寻找新冠病毒的候选药物。 使用以往SARS和MERS冠状病毒数据进行的回顾性研究表明，基于机器学习的药物重定位方法可以成功预测针对特定冠状病毒的有效候选药物。 随后，研究人员开展了一系列生物学湿实验验证，发现上述计算框架筛选得到的PARP1抑制剂CVL218可能是一个治疗COVID-19的有效药物。

 

▲图1. 综合性药物重定位框架（图片来源：参考资料[1]）

体外细胞实验表明，CVL218能够有效抑制SARS-CoV-2病毒的复制，没有明显的细胞毒性。同时，和另一个抗病毒药物法匹拉韦（favipiravir）的联合用药能够进一步提高CVL218对病毒的抑制功效。此外，表面等离子体共振（SPR）实验表明，和同时测定的其它PARP1抑制剂或抗病毒药物相比，CVL218能够以更高的亲和力与SARS-CoV-2病毒的核衣壳蛋白（N蛋白）相互作用。另外，实验发现CVL218能够在人外周血单核细胞（PBMC）样本中抑制由脂多糖（LPS）诱导的炎症细胞因子含量升高，表明该药物还可能在减轻SARS-CoV-2诱导的过度炎症反应和组织损伤中发挥抗炎作用。

与此同时，研究人员对潜在药物CVL218的抗病毒作用机理也进行了深入研究。 根据发表在Protein & Cell上的另一篇文章，研究人员发现SARS-CoV-2病毒N蛋白具有相分离（phase separation）现象。 SARS-CoV-2的复制是由Nsps蛋白为主的多亚基复制/转录复合物共同介导的，而该复合物的核心组分RNA依赖型RNA聚合酶（RdRp）的催化亚基（nsp12）也是极为重要的病毒靶点之一。 值得注意的是，N蛋白是目前唯一已知能自由穿梭病毒“复制工厂”并促进病毒RNA转录和复制的结构蛋白。

研究人员发现，单独的nsp12蛋白在体外不能形成相分离，但它却能被招募进N蛋白驱动的相分离液滴中，且体外重构的RdRp复合物（nsp12-nsp7-nsp8）也能被招募其中，这为N蛋白参与病毒转录、复制提供了依据。 体外实验证明，CVL218和PJ34的加入会影响N-viral RNA-nsp12复合物的液滴大小及其内部流动性（见图2）。

▲图2. CVL218和PJ34干预N蛋白相分离的作用示意图（图片来源：参考资料[2]）

研究人员猜测这一药物处理后“疏松”的液滴状态，可能会增加靶向nsp12蛋白的小分子（如瑞德西韦）对其靶点的可及性。研究人员在细胞层面进行的活毒侵染实验结果进一步表明，CVL218和瑞德西韦联合用药组在抗病毒效果上的确优于瑞德西韦单独用药组，这在一定程度上证明了上述假设。

简而言之，该研究提出的综合性药物重定位框架成功筛选出了抗新冠病毒的潜在药物CVL218，并首次发现靶向新冠病毒N蛋白的小分子CVL218能够干预N-viral RNA-nsp12复合物的液滴形态及内部流动性，从而有效提高其他小分子药物进入病毒靶蛋白的效率，为后续新冠肺炎的治疗提出了基于相分离机制的联合用药新策略。

注：本文旨在介绍医药健康研究进展，不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。

参考资料：

[1]Ge, Y., Tian, T., Huang, S. et al. An integrative drug repositioning framework discovered a potential therapeutic agent targeting COVID-19. Sig Transduct Target Ther 6, 165 (2021). https://doi.org/10.1038/s41392-021-00568-6

[2]Zhao, D., Xu, W., Zhang, X. et al. Understanding the phase separation characteristics of nucleocapsid protein provides a new therapeutic opportunity against SARS-CoV-2. Protein Cell (2021). https://doi.org/10.1007/s13238-021-00832-z
[3]Repositioning PARP inhibitors for SARS-CoV-2 infection (COVID-19); a new multipronged therapy for ARDS? Retrieved May 22 2020, from https://bpspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/bph.15137

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