新冠肺炎已迅速在全球蔓延，對全球公共衛(wèi)生造成嚴(yán)重威脅并對全球經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響。目前針對新冠主要是一些支持性和對癥治療，因此迫切需要開發(fā)抑制SARS-CoV-2感染或復(fù)制的療法。盡管SARS-CoV-2與其他冠狀病毒有相似之處。但目前仍然缺乏對SARS-CoV-2感染機(jī)制的理解以及針對新冠的潛在治療方案。
2020年05月14日，德國法蘭克福歌德大學(xué)醫(yī)學(xué)病毒研究所研究團(tuán)隊(duì)在Nature上發(fā)表題為Proteomics of SARS-CoV-2-infected host cells reveals therapy targets的研究成果。研究人員通過蛋白質(zhì)組以及翻譯組等技術(shù)對病毒感染不同時(shí)間點(diǎn)的樣本進(jìn)行研究。分析表明SARS-CoV-2病毒感染重塑了宿主細(xì)胞多種核心調(diào)控通路像翻譯，剪接，碳代謝和核酸代謝等，針對這些途徑的小分子抑制劑可抑制病毒在宿主細(xì)胞中復(fù)制。研究不僅擴(kuò)展了我們對于新冠病毒感染分子機(jī)制的理解，并鑒定了抑制病毒復(fù)制的潛在藥物，為新冠臨床治療方案的開發(fā)提供新思路。
1、建立SARS-CoV-2感染人細(xì)胞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>
為了研究針對SARS-CoV-2的潛在抗病毒藥物，研究者首先在Caco-2細(xì)胞（人結(jié)腸癌上皮細(xì)胞系）中建立了SARS-CoV-2感染的細(xì)胞培養(yǎng)模型，并通過檢測24小時(shí)內(nèi)細(xì)胞上清中的病毒RNA分子的持續(xù)增加驗(yàn)證了該模型的有效性。
圖1. SARS-CoV-2感染人細(xì)胞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>
2、SARS-CoV-2感染的翻譯組研究
為了確定SARS-CoV-2感染的動(dòng)態(tài)分布，研究者通過蛋白組以及翻譯組分析了Caco-2細(xì)胞感染SARS-CoV-2在2-24小時(shí)內(nèi)的變化，蛋白組和翻譯組分別鑒定到了6382以及2715個(gè)蛋白。通過檢測五種病毒蛋白的翻譯速率發(fā)現(xiàn)這些蛋白均隨著時(shí)間的推移不斷提高，進(jìn)一步的通路分析表明病毒感染后宿主翻譯蛋白大量增加并檢測到幾個(gè)信號(hào)途徑如剪接體和核苷酸合成途徑的顯著富集。
鑒于翻譯過程的高速率，研究者推測SARS-CoV-2復(fù)制可能對翻譯抑制敏感。兩種翻譯抑制劑-cycloheximide (翻譯延伸抑制劑 )和emetine (抑制40S核糖體蛋白S14 )測試結(jié)果表明，這兩種化合物在無毒性濃度下顯著抑制SARS-CoV-2的復(fù)制。
圖2. SARS-CoV-2感染后宿主細(xì)胞翻譯變化
3、SARS-CoV-2感染的蛋白組研究
為了進(jìn)一步了解宿主感染后蛋白質(zhì)組的整體變化，研究者分析了不同時(shí)間點(diǎn)系統(tǒng)中蛋白質(zhì)水平的整體差異。在感染早期，宿主蛋白質(zhì)組只呈現(xiàn)微小變化，但宿主蛋白質(zhì)組在感染24小時(shí)后變化顯著。聚類分析鑒定到了兩類調(diào)控蛋白：第一類是由感染期間減少的蛋白質(zhì)組成，富集膽固醇代謝相關(guān)蛋白；第二類由感染而增加的蛋白質(zhì)組成，富集RNA修飾相關(guān)蛋白如剪接體成分和碳代謝。
鑒于宿主蛋白變化主要與RNA剪切以及代謝過程相關(guān)，研究者發(fā)現(xiàn)pladienolide B（剪接因子SF3B1的抑制劑）和2-DG（己糖激酶的抑制劑）能有效抑制Caco-2細(xì)胞中的SARS-CoV-2復(fù)制，揭示剪接體和糖酵解是SARS-CoV-2復(fù)制的重要途徑和新冠潛在的治療靶點(diǎn)。
圖3. SARS-CoV-2感染分析揭示病毒復(fù)制過程中的關(guān)鍵信號(hào)通路
之前GO分析鑒定到了與核苷酸代謝相關(guān)通路，研究人員進(jìn)一步研究證實(shí)了冠狀病毒的復(fù)制依賴于宿主細(xì)胞內(nèi)核苷酸原料。干擾核苷酸代謝的化合物，如利巴韋林（ribavirin）能在低微摩爾和臨床可達(dá)到的濃度下抑制SARS-CoV-2的復(fù)制。同時(shí)，NMS-873（一種三磷酸腺苷酶p97的小分子抑制劑）在低納摩爾濃度下也能有效抑制SARS-CoV-2的復(fù)制，揭示這兩類抑制劑可作為新冠潛在的治療選擇。
圖4. 抑制SARS-CoV-2感染后宿主細(xì)胞信號(hào)通路阻止病毒復(fù)制
綜上所述，本篇研究中，研究者使用定量蛋白質(zhì)組學(xué)以及翻譯組學(xué)技術(shù)對感染了SARS-CoV-2的宿主細(xì)胞進(jìn)行研究，作者監(jiān)測了感染后的不同時(shí)間點(diǎn)并鑒定到了宿主細(xì)胞應(yīng)對感染的關(guān)鍵信號(hào)通路。進(jìn)一步，研究者測試了靶向一些重要信號(hào)途徑如翻譯、蛋白水解、糖酵解、剪接和核苷酸合成的藥物，發(fā)現(xiàn)這些藥物在無毒性的濃度下可有效抑制SARS-CoV-2復(fù)制，揭示這些藥物可作為新冠的潛在治療策略。本篇研究不僅擴(kuò)展了我們對于新冠病毒感染分子機(jī)制的理解，也為新冠臨床治療方案的開發(fā)提供新思路。
參考文獻(xiàn)Denisa Bojkova, et al. (2020) Proteomics of SARS-CoV-2-infected host cells reveals therapy targets. Nature.
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