基于FDA批准药物库筛选并鉴定拉沙病毒进入抑制剂

来源 :中国科学院大学(中国科学院武汉病毒研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuanghaiyang
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拉沙病毒(Lassa virus,LASV),属沙粒病毒科(Arenaviridae),哺乳类沙粒病毒属(Mammarenavirus),引发烈性传染病拉沙热,被美国疾控中心归类为A类生物恐怖病原(Category A bioterrorism agent)。拉沙病毒的天然宿主是啮齿类多乳鼠,人主要通过接触含有病毒的动物排泄物或气溶胶感染,人与人之间也会发生相互传播。拉沙病毒主要在西非地区流行,每年约30万-50万人感染,在住院患者中的致死率最高可达70%,幸存者往往也会伴有耳聋等严重后遗症。目前还没有FDA批准的针对LASV的特效药物和疫苗,治疗手段仅限于在感染早期使用广谱抗病毒药物利巴韦林,因此迫切需要研发高效、特异的抗拉沙病毒药物。病毒进入是病毒生命周期至关重要的一步,是抗病毒药物设计的重要靶点之一。我们构建了以水泡性口炎病毒为骨架、囊膜蛋白为LASV囊膜糖蛋白GPC(glycoprotein complex)的假型病毒和重组病毒,假型病毒和重组病毒由于囊膜蛋白与LASV相同,因此可以在生物安全二级的条件下模拟LASV的进入过程。由于其携带报告基因,可用于高通量筛选实验。首先,我们通过对1018种FDA批准的药物文库进行高通量筛选,鉴定出两种特异性抑制LASV进入的药物:拉西地平(Lacidipine)和苯氧司林(Phenothrin),它们的IC50分别为2.6μM和5.3μM。通过进一步的机制探索,我们发现两个药物都是通过抑制酸性pH诱导的膜融合从而阻止LASV的进入,同时发现Lacidipine有直接的淬灭活性。其次,我们利用表达LASV GPC的重组病毒筛选了病毒的适应性突变株,发现Lacidipine耐药株病毒的突变位点是信号肽SSP胞外域的第40位苏氨酸突变为赖氨酸(T40K),进一步的研究发现T40突变为K、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)的重组病毒都具有显著的耐药性,而T40突变为丙氨酸(A)的重组病毒没有表现出耐药性,其中T40K突变的病毒生长特征最接近野生型病毒,而T40R和T40D突变的病毒生长明显弱于野生型病毒。然后,我们检测了两个候选药物的广谱抗病毒活性,发现Lacidipine对于Mopeia virus(MOPV)和Guanarito virus(GTOV)也有显著的抑制效果,IC50分别为4.8μM和6.2μM。Phenothrin对于MOPV、GTOV和Chapare virus(CHPV)有着显著的抑制作用,IC50分别为8.3μM,6.1μM和8.0μM。由于SSP的T40位点在GTOV上并不保守,我们推测Lacidipine在GTOV上可能存在其它的作用位点,基于此,我们又对GTOV重组病毒进行了耐受Lacidipine的适应性突变筛选,发现耐药株产生的突变为SSP胞外域第36位的缬氨酸突变为甲硫氨酸(V36M)和GP2跨膜区第436位的缬氨酸突变为丙氨酸(V436A),同时带有两个突变的GTOV假型病毒对Lacidipine有非常显著的耐药性。我们的实验揭示了两种FDA批准的小分子药物,Lacidipine和Phenothrin,能够在微摩尔浓度下有效地抑制LASV的进入过程,两种药物都对LASV囊膜糖蛋白GPC介导的膜融合过程有抑制作用,并且具有一定的广谱抗沙粒病毒活性。其作用机制很可能是通过与SSP和GP2亚基相互作用,稳定GPC膜融合前的构象,抑制膜融合而发挥其抗病毒效果。本研究鉴定出有潜力的LASV进入抑制剂,为进一步揭示沙粒病毒入侵机制和发展抗沙粒病毒药物奠定了实验基础。
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