由美国西北大学、华盛顿大学和圣路易斯华盛顿大学的研究人员开发的一种新的基于蛋白质的抗病毒鼻腔喷雾剂正在向治疗COVID-19的第一阶段人体临床试验推进 。通过计算设计并在实验室中完善，新的蛋白质疗法通过干扰病毒进入细胞的能力阻止了感染 。
顶级蛋白质中和病毒的效力与美国食品和药物管理局（FDA）紧急使用授权的抗体疗法相似或更大 。值得注意的是，顶级蛋白还能中和所有测试的SARS-CoV-2变体，这是许多临床抗体无法做到的 。
当研究人员以鼻腔喷雾的方式对小鼠进行治疗时，他们发现这些最好的抗病毒蛋白减少了感染的症状--甚至直接防止了感染 。


文章图片

新型冠状病毒的尖峰蛋白的低温电镜图像 。资料来源：西北大学/华盛顿大学/华盛顿大学
这些发现于2022年4月12日发表在《科学转化医学》杂志上 。
这项工作由西北大学的Michael Jewett；华盛顿大学医学院的David Baker和David Veesler；以及华盛顿大学的Michael S. Diamond领导 。首先，该团队首先使用超级计算机设计了能够粘附在新型冠状病毒表面脆弱部位的蛋白质，目标是尖峰蛋白 。这项工作最初于2020年在《科学》杂志上报道 。
在新的工作中，该团队重新设计了这些蛋白质--称为minibinders--以使它们更加有力 。迷你粘合剂不是只针对病毒感染性机器的一个部位，而是同时与三个位点结合，使药物更难以脱离 。


文章图片

新型冠状病毒的尖峰蛋白的低温电镜图像 。从这个自上而下的角度，你可以看到该蛋白上的三个结合点 。
Jewett说："SARS-CoV-2的尖峰蛋白有三个结合域，而普通的抗体疗法可能只能阻断一个，我们的迷你粘合剂像一个三脚架一样坐在尖峰蛋白的顶部，并阻断所有三个 。穗状蛋白和我们的抗病毒药物之间的相互作用是生物学中已知的最紧密的相互作用之一 。当我们把尖峰蛋白和我们的抗病毒治疗剂一起放在试管中一周时，它们保持连接且从未散开 。"
Jewett是西北大学麦考密克工程学院的化学和生物工程教授，也是西北大学合成生物学中心的主任 。Jewett实验室的研究生研究员Andrew C. Hunt是该论文的共同第一作者 。
随着SARS-CoV-2病毒的变异而产生新的变种，一些治疗方法在对抗不断演变的病毒方面变得不那么有效 。就在上个月，美国食品和药物管理局暂停了几种单克隆抗体治疗，例如，由于它们对BA.2 omicron亚变体的治疗失败 。
与这些未能中和omicron的抗体治疗不同，新的minibinders对令人担忧的omicron变体保持效力 。通过阻断病毒的尖峰蛋白，新的抗病毒药物可以防止它与人类血管紧张素转换酶2（ACE2）受体结合，而ACE2是感染身体的入口 。由于新型冠状病毒及其突变体在不与ACE2受体结合的情况下不能感染人体，该抗病毒药物也应该会对未来的变体发挥作用 。
Jewett说："为了进入人体，尖峰蛋白和ACE2受体进行了握手 。我们的抗病毒药物阻断了这种握手，作为奖励，对病毒的逃逸有抵抗力 。"
除了失去效力之外，目前的抗体疗法还伴随着几个问题 。它们难以开发，价格昂贵，并且需要医疗专业人员来管理 。它们还需要复杂的供应链和极端的冷藏，而这在低资源环境中往往是不可用的 。
【科学探索|新型抗病毒鼻喷雾剂小鼠试验效果优于目前的COVID-19及其变种的抗体治疗法】