蛋白酶抑制剂可有效抑制新冠病毒感染



距离#新型冠状病毒#(SARS-CoV-2)爆发已经过去两个多月,疫情仍在持续中,科学家们与病毒的抗争远没有停止,其中血管紧张素转换酶2(ACE2)受体作为SARS-CoV-2感染细胞的“大门”备受关注(BioArt注:ACE2在2003年由李文辉博士等发现,李文辉博士现为NIBS资深研究员,2012年还带领团队鉴定过乙肝受体NTCP)。然而,仍然有很多研究者在阐述ACE2作为SARS-CoV-2感染的受体时措辞谨慎,采用“可能的”或“潜在的”这一说法。

事实上,2020年2月3日,中国科学院武汉病毒研究所石正丽团队在Nature上在线发表的文章就已有实验证据表明SARS-CoV-2进入细胞的受体与SARS-CoV一样为ACE2,而非MERS-CoV的受体DPP4和HCoV-229E的受体APN(详见BioArt报道:Nature背靠背 | 张永振、石正丽团队分别发表文章报道武汉新型冠状病毒)【1】。该文章此前于1月23日曾在bioRxiv预印版平台发表 (详见BioArt报道:特别报道 | 相似度96%,石正丽团队报道新型冠状病毒或来源于蝙蝠)。

蛋白酶抑制剂可有效抑制新冠病毒感染

在表达或不表达ACE2的HeLa细胞中,SARS-CoV-2感染力的测定。

2020年2月24日,美国国立卫生院Vincent Munster团队在Nature Microbiology杂志发表了文章,报道了一种快速筛查B谱系β冠状病毒的受体结合域的方法,并用此方法进一步在细胞水平上证实了ACE2是SARS-CoV-2感染细胞的受体(详见BioArt报道:亮点关注丨新型冠状病毒筛查方法应用于近期SARS-CoV-2暴发)【2】。该研究此前同样于1月23日在bioRxiv预印版平台发表。

蛋白酶抑制剂可有效抑制新冠病毒感染

SARS-CoV-2进入细胞的受体为ACE2。

2020年2月28日,德国莱布尼茨灵长类研究所团队的研究论文“SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically-proven protease inhibitor”在Cell上发表,目前尚未完成最终的校对工作。该研究再次在细胞水平上确认了SARS-CoV-2感染细胞的受体是ACE2,且感染过程和SARS-CoV相似,也依赖于丝氨酸蛋白酶TMPRSS2。并且发现另一种内体半胱氨酸蛋白酶CatB/L在SARS-CoV-2感染过程中也起着一定的作用。

采用一种TMPRSS2抑制剂甲磺酸盐(camostat mesylate)与一种CatB/L抑制剂E-64d联用,可完全抑制SARS-CoV-2感染细胞。本研究进一步表明TMPRSS2是一个有吸引力的靶点,且抑制剂camostat mesylate在日本已获批上市,可能对SARS-CoV-2有一定的抗病毒能力,提供了潜在的治疗策略。此外,本研究还发现恢复期SARS-CoV患者的血清可以交叉中和SARS-2-S感染,这表明针对SARS-S的抗体或疫苗可能提供治疗或预防SARS-CoV-2感染的线索。

蛋白酶抑制剂可有效抑制新冠病毒感染

蛋白酶抑制剂可有效抑制新冠病毒感染

研究人员首先用SARS-CoV与SARS-CoV-2感染一系列细胞系,发现可以感染的细胞类型几乎完全一致,通过序列对比发现SARS-CoV-2中,SARS-CoV与ACE2受体结合的关键氨基酸保守存在,这暗示SARS-CoV-2感染细胞的受体可能与SARS-CoV相同。为了验证ACE2是否为SARS-CoV-2的受体,研究人员将ACE2外源表达进SARS-CoV-2不易感染的细胞系BHK-21中,SARS-CoV-2就获得了感染能力,将另外两种冠状病毒受体DPP4和APN表达进去,依然不易感。此外,抑制ACE2的血清也能够有效抑制SARS-CoV-2感染。以上证据表明,SARS-CoV-2感染细胞的受体就是ACE2。这一结果和此前石正丽团队发表在Nature上的结果相同【1】

下一步,研究人员基于SARS-CoV感染细胞的机制(SARS-CoV感染过程中需要蛋白酶切割S蛋白),评估TMPRSS2和CatB/L两种蛋白酶在SARS-CoV-2感染过程中的作用,在表达TMPRSS2的Caco-2细胞系和Vero细胞系中,加入TMPRSS2抑制剂camostat mesylate,可部分抑制SARS-CoV-2感染细胞;在两种蛋白酶都表达的Caco-2细胞系和仅表达CatB/L的293T细胞系中通过改变条件抑制CatB/L的活性后,SARS-CoV-2感染细胞的能力也受到了一定程度的抑制。如果将TMPRSS2抑制剂camostat mesylate与CatB/L抑制剂E-64d联用,则完全抑制SARS-CoV-2感染细胞。以上结果表明SARS-CoV-2感染细胞的过程中,需要TMPRSS2和CatB/L两种蛋白酶的作用。

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SARS-CoV-2感染宿主细胞依赖TMPRSS2和CatB/L蛋白酶的作用




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