阿爾伯塔大學的研究人員正在爭分奪秒地測試一種抗病毒藥物,這種藥物已被證明可以治療貓的冠狀病毒,并有望對COVID-19患者產生同樣的效果。
生物化學家Joanne Lemieux說:"我們的實驗室一直在以最快的速度工作,以得到結果。我們沒有周末,日子一天天過去了。我們都在不停地工作,以盡快得到結果。"
該項目是美國聯邦政府在COVID-19研究上投資5260萬美元的11個項目之一。
Lemieux說:"聯合治療是有可能的,所以需要多種治療方法。"
2003年全球爆發嚴重急性呼吸系統綜合癥(SARS)后,化學家John Vederas、生物化學家Michael James (現為名譽教授)和其他美國科學家研究了一種阻止病毒在實驗室復制的機制。這種被稱為蛋白酶抑制劑的化合物后來在美國得到了進一步的開發,經過測試表明,這種化合物還能阻止貓體內的一種致命病毒。
現在,Vederas、Lemieux和病毒學家Lorne Tyrrell正聯合他們的實驗室努力測試這種新型冠狀病毒的抑制劑。
"我對這個研究項目感到非常興奮,"Lemieux說。"想到我們可以有所作為,感覺很好。"
蛋白酶抑制劑是如何起作用的
據估計,全世界正在開發的所有新藥中有5%到10%是蛋白酶抑制劑。它們已被成功地用于治療高血壓、充血性心力衰竭、艾滋病、2型糖尿病甚至癌癥等疾病。
COVID-19是一種核糖核酸(RNA)病毒,與其他許多傳染性病毒如埃博拉病毒、丙型肝炎病毒、西尼羅河病毒和脊髓灰質炎病毒一樣。蛋白酶是一種允許病毒在人體內復制的酶。
"當病毒進入細胞時,RNA被翻譯成一種多肽--一種長鏈蛋白質--而蛋白酶將這條長鏈切割成許多不同的部分,然后對細胞造成損害,"Lemieux解釋說。"如果蛋白酶不起作用,病毒就無法在細胞內復制,所以這是一個非常明確的抗病毒靶點。"
Vederas的理學院實驗室將生產抑制劑藥物,Lemieux的實驗室將在藥物阻斷COVID-19蛋白酶后測定其晶體結構,觀察其工作原理。Tyrrell將在他的實驗室培養的細胞中測試它對病毒載量的影響,該實驗室已被聯邦政府批準用于治療致命病原體。
和貓病毒有關
關于這種蛋白酶抑制劑,有幾個有希望的現象使美國的研究人員認為它將是一個適合COVID-19。
新型冠狀病毒的基因組測序表明,其蛋白酶與原SARS病毒的蛋白酶幾乎相同(96%相似度)。
研究人員在他們的研究計劃中指出,在SARS-CoV-2病毒3CL蛋白酶的鏈中306個氨基酸殘基中,只有12個與SARS不同,它們在性質上非常相似。
另一個好的跡象是,美國獸醫研究人員最近發現,同一種蛋白酶抑制劑的一種衍生物可以治療貓傳染性腹膜炎,這是一種由冠狀病毒引起的疾病,對動物幾乎總是致命的。
"關鍵化合物影響了所有貓的治療或顯著緩解了貓的病癥,"研究人員說。
"藥物的有效性和貓對它的耐受性讓我們非常興奮,"Lemieux說,但他同時警告說,它仍然需要在人類實驗中證明和測試。
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將發現轉化為拯救生命的產品
Lemieux的研究主要集中于蛋白酶與其他疾病如帕金森氏癥和尿路感染,但現在她的實驗室已經關閉了所有COVID-19之外的項目。
她說:"當我在大學里教授我的課程時,我試圖傳授那些可以真正幫助我們開發藥物的基礎研究。我試圖讓學生們對蛋白質結構和蛋白質化學感到興奮,尤其是如何抑制蛋白酶用于藥物開發。"
Tyrrell說,制藥公司有時可能不愿開發針對病毒的藥物,因為這些病毒可能是短暫的,而且它們能夠通過公共衛生措施得到控制,比如非典和中東呼吸綜合癥的爆發。但是他說,這次可能會有所不同。"在目前的危機中,病毒學家把我們發現的一些東西轉化成產品是至關重要的。"
Lemieux說,美國的一名研究人員希望在未來兩個月內知道他們開發的蛋白酶抑制劑是否對COVID-19病毒有效。
"很明顯,貓和人是不同的,"Lemieux說。"我們距離研發出治療人類的藥物還有很長的路要走,但我認為,這是朝著研發一種蛋白酶抑制劑藥物的方向邁出的有希望的第一步,這種藥物既可以治療這次疫情,也可以治療未來的疫情。"
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