清华大学医学院丁强课题组与药学院饶燏课题组合作，在10月份出版的《Antiviral Research》杂志上发表题为“Novel quinolone derivatives targeting human dihydroorotate dehydrogenase suppress Ebola virus infection in vitro”的研究论文。该论文评估了多种新型喹诺酮类化合物抑制埃博拉病毒感染的抗病毒效果，鉴定出两种高效抑制埃博拉病毒感染的新型化合物，并进一步揭示其通过作用于“嘧啶从头合成通路”中关键的二氢乳清酸脱氢酶DHODH，发挥抗病毒感染活性。该研究成果对治疗埃博拉病毒感染具有潜在的临床转化应用价值。
新发突发病毒性传染病严重威胁全球公共健康，近二十年来，呈现出愈演愈烈，愈发愈快的趋势。开发广谱、高效的抗病毒药物，是应对新发突发病毒性传染病的有利武器。埃博拉病毒是一种单股负链RNA病毒，有着比新冠病毒更高的致病性和死亡率（高达50%），近几年在刚果、几内亚等地多次局部爆发。虽然多发于西非地区，其高致病性和传染性对全球公共健康仍是一种重大威胁。瑞德西韦是一种直接靶向病毒聚合酶的核苷类似物，具有较好的抗病毒效果。然而，有研究表明病毒的不断突变会导致病毒对该药物产生耐受[1]，因此开发有效的抗埃博拉病毒感染药物迫在眉睫。直接靶向病毒的药物等可能导致耐药株的产生，而作用于细胞宿主的药物则可以很大程度上避免耐药株的出现。
埃博拉病毒的培养需在生物安全4级（BSL-4）实验室内进行，因此大大降低了筛选抗病毒药物的效率。研究团队首先建立了安全可靠，且模拟埃博拉病毒复制的细胞模型[2]，对一系列新型的喹诺酮类化合物的抗病毒活性进行筛选，结果表明RYL-687、RYL-686和RYL-681化合物抑制病毒感染的IC50（半抑制病毒浓度）均比瑞德西韦低，并且细胞毒性非常低(图1)。
图1.抗病毒效力IC50和细胞毒性CC50评估。
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随后，研究团队对有效化合物的作用靶点进行了鉴定（图2）。之前研究表明喹诺酮类化合物可以和“嘧啶从头合成通路”的二氢乳酸脱氢酶DHODH有相互作用[3]。作者通过外源补给 “嘧啶从头合成通路”上下游的代谢产物以及体外酶活实验，证明喹诺酮类化合物通过靶向DHODH发挥抗病毒功能。另外，DHODH还被报道可作为新冠病毒的药物靶点[4]，提示该靶点的广谱抗病毒作用。
图2.作用靶点与嘧啶合成通路示意图。 |
最后，通过与中国科学院武汉国家生物安全实验室合作，利用埃博拉活病毒，在细胞水平上测试了上述三种化合物的抗病毒效果。化合物在活病毒感染的细胞模型上, 依然展现出比瑞德西韦更低的IC50值（图3），进一步证明了以上化合物高效的抗埃博拉病毒感染活性。
图3.野生埃博拉病毒抑制效率评估。
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清华大学医学院丁强研究员、药学院饶燏研究员为该论文的共同通讯作者，清华大学医学院博士生龚明丽、药学院杨毅庆博士为共同第一作者，武汉国家安全实验室黄弋和武汉病毒所邓菲研究员为活病毒研究提供重要支持；上海巴斯德所钟劲实验室甘天喻、药学院饶燏实验室吴越和高红英、中检院王佑春实验室杨倩倩、聂建辉、和黄维金以及复旦大学张荣亦为本研究做出重要贡献。
本研究由中国科学院武汉生物安全国家实验室先进客户培育项目 （2021ACCP-MS03），国家自然科学基金 (32041005，81773567)，北京市自然科学基金（M21001）以及清华大学人才引进启动经费（53332101319）等项目经费的支持下完成。
参考文献：
1. Lo, M.K., et al., Remdesivir targets a structurally analogous region of the Ebola virus and SARS-CoV-2 polymerases. Proc Natl Acad Sci U S A, 2020. 117(43): p. 26946-26954.
2. Halfmann, P., et al., Generation of biologically contained Ebola viruses. Proc Natl Acad Sci U S A, 2008. 105(4): p. 1129-33.
3. Yang, Y., et al., Discovery, Optimization, and Target Identification of Novel Potent Broad-Spectrum Antiviral Inhibitors. J Med Chem, 2019. 62(8): p. 4056-4073.
4. Xiong, R., et al., Novel and potent inhibitors targeting DHODH are broad-spectrum antivirals against RNA viruses including newly-emerged coronavirus SARS-CoV-2. Protein Cell, 2020. 11(10): p. 723-739.
