當前，新型冠狀病毒肺炎疫情進入“最吃勁的關鍵期”，揭開新型冠狀病毒2019-nCoV（SARS-CoV-2）發病機制和研發特效藥物是兩大緊迫的核心任務。我校張文教授團隊正攻關浙江省科技廳關於2019-nCoV應急科研項目，與浙江省疾病預防控制中心合作，幫助解決目前針對新冠肺炎無特效藥的臨床問題。
據瞭解，新冠病毒基因易突變，致使針對靶向病毒的藥物面臨耐藥性問題，目前沒有較好的針對新冠病毒的臨床藥物。因此，有很多研究者把研究重點轉移到病毒依賴的宿主細胞上，尋找新的靶點。張文帶領的科研團隊自2014年H7N9禽流感疫情發生以來，就開始研究流感和冠狀病毒致病機制，以及針對病毒的靶向藥物開發。
我們知道，一些冠狀病毒大多是通過人類在嘴唇、眼皮、鼻腔和口腔上的黏膜細胞進入人體的。為什麼這些病毒會通過免疫系統的第一道防線進入人體感染宿主細胞？它們又是怎麼從宿主細胞大量擴張到人體其他器官，導致疾病的呢？
張文團隊告訴我們，這些冠狀病毒形狀類似皇冠，它表面的棒狀凸起物（刺突糖蛋白S，Spike Protein）在感染宿主細胞的過程中起到非常重要的作用，形象地來說，就是這些冠狀病毒人手配有一張“門禁卡”。病毒通過降解黏膜細胞分泌的粘液，順利到達宿主細胞表面。宿主細胞之所以能夠接納這些病毒，是因為病毒用它們的“門禁卡”打開了宿主細胞大門。病毒進入宿主細胞後大量複製，為了讓這些病毒的子孫後代衝出宿主細胞，具有活性，感染更多的器官，“門禁卡”就不夠用了。於是病毒找到了宿主細胞內的一把“魔術剪刀”，用它剪出成千上萬張能打開宿主細胞大門的“門禁卡”。張文團隊想做的，就是找到使“魔術剪刀”變“鈍”的利器。
張文團隊早在2014年開始，就陸續開展針對SARS-CoV、MERS-CoV、塞卡、埃博拉（CoV）冠狀病毒，以及H7N9甲型流感病毒、某些H1N1亞型甲型流感病毒的抗病毒藥物研發。他們發現，在這些病毒入侵的宿主細胞，有種絲氨酸蛋白酶TMPRSS2（Ⅱ型跨膜絲氨酸蛋白酶（TTSP）），它可能就是我們要找的“魔術剪刀”，換個角度來說，也就是一個極佳的抗病毒藥物靶點。
2017年，張文團隊在公開發表的文獻（Biochimie, 2017,142, 1-10）中，對冠狀病毒侵入宿主細胞進行病毒複製的過程進行了詳細闡述。
圖1.冠狀病毒在宿主細胞中的複製週期和宿主絲氨酸蛋白酶TMPRSS2作用。紅色剪刀表明TMPRSS2在這裡具有剪切作用
張文闡釋SARS-CoV冠狀病毒進入宿主細胞可能通過的兩個途徑：
途徑1，冠狀病毒與宿主細胞受體（對2019-nCoV的受體是血管緊張素轉化酶II，ACE2）結合，以內吞的形式進入宿主細胞，形成胞內體，在這過程中刺突蛋白被組織蛋白酶活化。由於胞內體pH值下降致使病毒包膜與胞體內膜的融合，並將病毒遺傳基因RNA釋放到胞漿中，然後進行RNA轉錄、複製和轉錄。新的病毒RNA被轉運至內質網、高爾基體中間部位組裝的地方。在這裡由宿主細胞合成的無活性的刺突糖蛋白（spike protein）必須由絲氨酸蛋白酶TMPRSS2剪切為有活性的片段，包裝在病毒上。然後，RNA和結構蛋白組裝併發芽成囊泡；囊泡被轉運到細胞表面並在TMPRSS2幫助下釋放。
途徑2，刺突糖蛋白（spike protein）可以在細胞表面在TMPRSS2幫助下被激活，導致病毒膜與宿主細胞質膜融合。TMPRSS2在高爾基體或質膜上，無論是在病毒組裝過程中還是在附著和釋放過程中，都發生了對刺突糖蛋白的剪切，這也確保了新病毒的活性。
上述機制及TMPRSS2活化作用是否對2019-nCoV也正確？來自德國科研團隊關於TMPRSS2在2019-nCoV感染宿主細胞中的研究成果完全支持張文教授團隊的觀點。
（Markus Hoffmann，et al. doi:
http://dx.doi.org/10.1101/2020.01.31.929042,2020）
此外，TMPRSS2激活SARS-CoV會干擾干擾素誘導的跨膜蛋白（IFITMs）對SARS-CoVS的抑制作用，IFITMs是一類干擾素誘導的宿主細胞蛋白，可抑制幾種包膜病毒進入。
總之，所獲得的證據表明，TMPRSS2在SARS-CoV感染中發揮著重要作用。
團隊前期研究發現TMPRSS2基因組裡有一段序列能特異性地與團隊優選的合成小分子先導化合物作用，下調TMPRSS2基因表達，從而在宿主細胞中能抑制病毒複製、增殖。圖2為團隊篩選的部分小分子化合物。
圖2. 以絲氨酸蛋白酶TMPRSS2為靶點篩選的化合物結構
張文表示，目前團隊正加快新冠肺炎防治藥物科研攻關的研究進程，爭取儘快在新結構分子和老藥篩選方面有階段性實質成果，為疫情防控阻擊戰貢獻工大力量。
萬眾一心，共同抗疫
為抗疫出力，浙工大人一直在路上
來源 / 藥學院
投稿郵箱 / [email protected]
閱讀更多 浙江工業大學 的文章
