寨卡病毒太顽固？来看看TA如何多快好省发现病毒克星

寨卡病毒（Zika virus, ZIKV）感染是会对全球健康造成极大威胁的公共卫生事件之一，全年龄段群体均为易感人群，其主要传播途径有蚊虫叮咬、体液、母婴传播等。感染 ZIKV 后，常见症状为低热、斑丘疹、结膜炎、肌痛等，主要并发症包括先天性寨卡综合征、格林-巴利综合征、新生儿畸形或死亡等。虽然生命科学领域发展迅速，但迄今为止还没有有效治疗 ZIKV 感染的方法。

2020 年 7 月，南方医科大学黎孟枫教授团队在《BMC Medicine》杂志上发表了题为《Antibiotic fidaxomicin is an RdRp inhibitor as a potential new therapeutic agent against Zika virus》的文章。

该团队借助计算机模拟、Biacore、细胞/动物模型等技术手段，在经 FDA 批准上市的 1789 个候选分子中筛选到一种可以有效抑制 ZIKV 增殖、减缓相关病症的高潜分子—非达霉素（fidaxomicin）。

ZIKV 为单股正义 RNA 病毒，其基因组仅编码合成一个开放阅读框（Open reading frame, ORF）。当 ZIKV 自我扩增时，该 ORF 会首先生成多聚蛋白。随后，该多聚蛋白会在病毒或宿主细胞蛋白酶的作用下转换成三个结构蛋白（capsid、prM 与 E）和 7 个非结构蛋白（NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B 和 NS5）。

与其他同属黄病毒属的丙肝病毒（Hepatitis Cvirus, HCV）、登革热病毒（Dengue virus, DENV）一样，ZIKV 的抗病毒药物的筛选工作主要围绕着复制关键蛋白展开。其中，位于蛋白 NS5 C 末端的 RNA 聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase, RdRp）在整个 ZIKV 的抗病毒药物筛选工作里起到了重要指导意义。蛋白 NS5 含有 903 个氨基酸，其 N 末端为甲基转移酶（MTase, 1-271 aa），C 末端为 RdRp（271-903 aa），蛋白 NS5 参与了众多生化反应并介导大量调控因子的功能执行过程。基于此研究背景，黎孟枫教授团队围绕蛋白 NS5 展开了小分子药物筛选工作。

该研究团队首先借助基于结构基础的分子模拟手段，从 1789 个小分子中筛选到多个可与 ZIKV RdRp 结构域发生相互作用的小分子，其中 fidaxomicin 在相关分析软件上获得的分数最高。

相关预测结果表示 fidaxomicin 是通过 5 个氢键与 1 个 π 键与 ZIKV RdRp 发生相互作用。

随后，该团队借助 Biacore 验证了 fidaxomicin 与 RdRp 在体外的真实结合情况。研究人员借助 Biacore T100 仪器并使用氨基偶联的方法分别将蛋白 NS5、RdRp 与 DENV2（II 型登革热病毒）的 NS5 蛋白固定在 CM5 芯片的不同通道上，这样 一张芯片即可同时检测这三种蛋白与相应小分子的互作。之后再让一系列浓度梯度的 fidaxomicin 及利巴韦林（ribavirin）走过芯片表面，进行动力学/亲和力表征。

结果如图 3 所示，高潜分子 fidaxomicin 能精准识别蛋白 NS5 与 RdRp 并与之发生相互作用，其亲和力（KD）分别为 18.1 μM 与 23.2 μM，即证明 fidaxomicin 在体外环境中可以与蛋白 NS5、RdRp 发生相互作用。反之，对照分子 ribavirin 与蛋白 NS5 与 RdRp 之间，未检测到相应的结合信号。

除了使用 Biacore 进行体外结合活性检测，该研究团队也先后在细胞、动物模型上验证了在体内环境中，fidaxomicin 对 ZIKV 的抑制与治疗效果。

由表 1 中的 EC50、EC90与 CC50等检测结果即可看出，针对本实验方案中所用的 4 种细胞系与 2 株 ZIKV 菌株，fidaxomicin 相较 ribavirin 均具有非常明显的抑制病毒感染的效果，具有极大的临床应用前景。

该研究团队在 I 型干扰素受体缺陷 (Ifnar1−/−) 的 C57BL/6 小鼠上展开了细致的抗病毒及治疗效果检测。

实验结果如图 4 所示：fidaxomicin 接种剂量为 10、20 mg/kg 时，相较空白组，实验组小鼠的死亡率、体重下降趋势、神经系统症状均有明显改善。

回顾本篇文章的整体思路，我们不难看出，从最初的分子模拟到随后以 Biacore 为首的一系列体内外验证实验，均充分说明了 fidaxomicin 能有效抑制 ZIKV 的增殖，并具有一定的预防效果，是一个极具研究价值并对人类生命健康起到保驾护航作用的高潜力小分子化合药。

值得注意的是，该研究团队采用 Biacore 同时检测了 fidaxomicin、ribavirin 与 DENV2 的 NS5 蛋白的结合情况。结果如图 5 所示，fidaxomicin 能与 DENV2 的蛋白 NS5 发生相互作用，KD = 22.3 μM。通过比较 KD 数值，不难看出 fidaxomicin 与 ZIKV、DENV2 的结合强度相当，即预示着 fidaxomicin 极有可能对黄病毒属的多种病毒具有广谱抑制、治疗效果。

在这篇文章中，作者仅使用一张 CM5 芯片，就同时检测了 fidaxomicin 及 ribavirin 与 NS5、RdRp 与 DENV2 的 NS5 蛋白之间结合的亲和力，并且在短短半天时间内就获得了 6 对互作的结果，充分体现了 Biacore 低使用成本、高检测速度和效率的优点，从而帮助科学家在最短的时间里多快好省的发现最具潜力的候选药物。

自 1990 年上市至今，Biacore 已经成为分子互作检测的「金标准」，并成功助力基础科研与药物开发的多个研究领域取得重大突破。截至目前，借助 Biacore 累计发表的文章已突破 40,000 篇，超过 80% 的已上市的抗体药物的研发、申报、生产过程中也均有 Biacore 的身影。