目前新冠病毒(SARS-CoV-2)疫情仍處於流行階段，最近在法國出現的Omicron亞變體BA.2.86的子代變異株——JN.1迅速向全球蔓延。因此，對BA.2.86亞變體病毒學特征的揭示和有效抗病毒藥物的研發，對於該病毒及其子代的防控具有重要意義。
近期，MK体育平台基礎醫學院醫學分子病毒學教育部/衛健委/醫科院重點實驗室、上海市重大傳染病和生物安全研究院雙聘PI陸路/姜世勃/夏帥團隊通過對BA.2.86膜融合動力學的分析，揭示了該病毒的膜融合特征。同時，該團隊將其在前期開發的通用冠狀病毒融合抑製劑多肽EK1（現在II/III臨床試驗中）通過原核表達技術進行製備，所產生的多肽——reEK1具有廣譜、高效的抗病毒活性，還具有可大規模生產且成本較低的潛在優勢，對當前新冠病毒或未來可能爆發的其他冠狀病毒引發的大流行傳染病防控提供了藥物研發新思路。該研究成果於今年1月9日發表在Cell Discovery。
SARS-CoV-2依賴包膜表面刺突（S）蛋白介導感染，S蛋白介導的病毒與細胞膜發生的膜融合過程是SARS-CoV-2入侵靶細胞的重要途經，其與病毒的感染能力和致病性密切聯系。變異株S蛋白中出現的不同突變將影響SARS-CoV-2的膜融合特征，也使得變異株可能具有藥物抵抗及免疫逃逸的能力。最近出現的新冠病毒變異株BA.2.86僅在S蛋白上就累積了共33個不同突變，且與目前主流Omicron變異株差異較大，並在一些非結構蛋白（如NSP2、NSP3）上也出現新突變位點（圖1）。
圖1
研究者通過建立帶有GFP熒光的膜融合系統，評估了變異株BA.2.86的融合動力學特征，並發現其S2亞單位中S939F突變位點對膜融合能力具有較大貢獻。結果顯示，在人來源肺部細胞Calu-3為代表的多種靶細胞中，BA.2.86的融合效率比其前代變異株BA.2明顯升高。因此，具有獨特突變模式的BA.2.86已經開啟新冠病毒全新的進化方向，未來其可能進化出具有更強膜融合能力和傳播能力及免疫逃逸能力的子代變異株，但目前針對該類變異株的融合抑製劑尚未有相關報道。
姜世勃/陸路團隊在既往研究中發現，包含SARS-CoV-2在內的冠狀病毒HR1結構域極其保守，闡明了靶向冠狀病毒HR1是研發廣譜抗冠狀病毒多肽類抑製劑的關鍵機製（Lancet 2004; Nat commun 2014; Cell Res 2020），並依此成功開發了一系列廣譜抗病毒多肽，如EK1、EK1C4等( Scie Adv 2019; STTT 2021; Cell Res 2022)。而在本研究中，該團隊利用原核表達系統，研發出了廣譜抗冠狀病毒多肽reEK1及其重組原核表達工藝，為大規模抗冠狀病毒藥物儲備提供了新方案。
EK1是一種廣譜、高效的多肽類冠狀病毒融合抑製劑，目前正在II/III期臨床試驗中。由於多肽藥物的化學合成成本較高，限製了其在大規模疫情防控時代的應用，而本研究提供了一種經原核表達系統大量生產多肽藥物的新方案。原核表達的reEK1多肽與化學合成EK1多肽序列完全一致，純度高（多肽純度>99%），並且兼具產量大、成本低的潛在優勢。
結果表明，reEK1可以高效抑製BA.2.86的S蛋白介導的細胞-細胞融合過程（IC50 = 331 nM），並在假病毒感染系統上也顯示出良好的抑製活性（IC50 = 298 nM）（圖2）。同樣，在其它新冠病毒變異株S蛋白介導的細胞-細胞融合模型上，其IC50 均在在243 ~ 420 nM範圍內，因而進一步表明其具有很好的廣譜性，可以應對目前和未來新冠變異株或其它新發與再現的冠狀病毒感染。
圖2
為了進一步探索reEK1在體內的抗病毒效果，研究者對hACE2轉基因小鼠模型進行鼻腔霧化給藥，試驗結果表明reEK1可有效地預防SARS-CoV-2（BA.2）活病毒對小鼠的感染，顯著降低小鼠肺部的病毒載量，從而改善肺部病理損傷，展現出良好的抗病毒臨床應用前景（圖3）。
圖3
原核表達多肽工藝能夠促進高產量、低成本的多肽藥物的生產，或許能夠替代傳統化學合成工藝，為未來大規模的冠狀病毒疫情防控提供抗病毒藥物的儲備。
MK体育平台博士研究生王李玨為第一作者，上海市重大傳染病和生物安全研究院陸路研究員、姜世勃教授、夏帥青年研究員以及中科院生物物理研究所朱赟研究員為該論文的共同通訊作者。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41421-023-00631-2
