3CLpro-抗新冠病毒药物研究首选靶点

3月15日，国家卫健委发布《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第九版）》，在抗病毒治疗中，抗新冠病毒药物PF-07321332/利托那韦片（Paxlovid）被写入诊疗方案。Paxlovid是由两种抗病毒药物组成，其中PF-07321332就是奈玛特韦（Nirmatrelvir），是一种新冠病毒的3CL蛋白酶抑制剂。

3CLpro为何被选择作为抗新冠病毒药物靶点，它是如何发挥功能的呢？其实早在2003年SARS以来就已经积累了大量的研究，3CLpro是冠状病毒复制所必须的酶，可作为有效的抗病毒药物靶点。SARS-CoV-2与SARS-CoVs基因组相似，具有一个5’非翻译区，后面为16个非结构蛋白（开放阅读框；ORF 1a和ORF1b复合体）也称为复制酶复合体，结构蛋白如spike (S)、envelope (E)、membrane (M)、nucleocaspid (N)以及其他辅助蛋白在3’端附近。病毒的生命周期始于病毒的S蛋白与宿主细胞上的受体ACE2的结合，之后病毒包膜与宿主细胞膜融合，病毒基因组释放到细胞质中。病毒基因组(+ssRNA)利用宿主核糖体，翻译成~800KDa大多肽(PP)链。新生成的PP链被PLpro和3CLpro等两种蛋白酶自体水解切割，生成病毒复制所需的几种非结构蛋白(NSPs)。3CLpro也称为主蛋白酶(Mpro)，在病毒复制中起主要作用。PLpro和3CLpro将PP链切割成16个NSPs，在产生的16个NSPs中，3CLpro产生11个NSPs，使该蛋白酶成为开发抗SARS-CoV药物的主要靶点之一。[1]

图1. SARS-CoV-2基因组排列和蛋白酶切割位点的示意图[1]

SARS-CoV-2与SARS-CoV的3CLpro只差12个氨基酸，同源性大于96%，两者结构基本一致。3CLpro识别位点依赖于P1位的Gln，由于人体内没有与3CLpro类似切割位点的蛋白酶，可筛选高特异性的抑制剂，具有更好的安全性。3CLpro在beta冠状病毒中保守性高，筛选出的3CLpro抑制剂具有广谱抗冠状病毒能力。[2]

图2. 3CLpro蛋白质结构[2]

2022年1月，盐野义公布旗下口服3CL蛋白酶抑制剂S-217622临床2/3期试验中2a期部分积极结果。体外试验显示，S-217622对SARS-CoV-2、SARS-CoV、MERS-CoV、人冠状病毒HCoV-229E以及HCoV-OC43均有抑制活性，对SARS-CoV-2的各种突变株包括引起新冠大流行的Delta和Omicron均有效。此外，S-217622对Caspase-2、胰凝乳蛋白酶、组织蛋白酶B/D/G/L、凝血酶等宿主细胞蛋白酶在100 μM范围内均无抑制活性，表明其对冠状病毒蛋白酶具有较高的选择性。[3]

图3. 验证S-217622对SARS-CoV-2突变株和冠状病毒家族的体外抗病毒活性[3]

图4. S-217622对人类宿主蛋白酶和HIV-1蛋白酶的抑制活性。在100 μM抑制活性＜50%。[3]

目前，辉瑞的Paxlovid已经获批用于新冠治疗中。盐野义公布了其S-217622的II/III期临床试验结果。前沿生物FB2001正在美国开展临床I期研究，采用单中心、随机、盲法、安慰剂对照设计，主要目的为评价FB2001在人体的耐受性、安全性和药代动力学特征。先声药业、歌礼制药、云顶新耀、广生堂、众生药业等也已经进入临床前研究阶段。

注：来源于公开网络和官网信息整理。

3CLpro水解病毒多肽为功能性蛋白，在病毒感染与复制有重要作用，是开发抑制抗病毒药物的重要靶点。那么如何保证靶点的高质量以及研发药物的有效性成为药物研发的关键，近岸蛋白现货供应3CLpro蛋白，高纯度、高酶活，闪电发货，无需等待！此外，扫描下面二维码即可申请3CLpro蛋白试用装和酶活检测方法，限量申请、先到先得。近岸蛋白3CLpro酶活检测仅需15min，大大节省实验时间，为3CLpro以及该酶抑制剂的评估助力。

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参考资料：

1.V Mody, Ho J , Wills S , et al. Identification of 3-chymotrypsin like protease (3CLPro) inhibitors as potential anti-SARS-CoV-2 agents[J]. Communications Biology, 2021, 4(1):93.

2.Zhang L , Lin D , Sun X , et al. X-ray Structure of Main Protease of the Novel Coronavirus SARS-CoV-2 Enables Design of α-Ketoamide Inhibitors. 2020.

3.Discovery of S-217622, a Non-Covalent Oral SARS-CoV-2 3CLProtease Inhibitor Clinical Candidate for Treating COVID-19.

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