一种药物如何能对抗多种不同的病毒?
广谱抗病毒药物利用了一个根本性弱点:许多病毒依赖相同的宿主细胞过程,或具有相似的结构特征。这类药物不针对特定的病毒蛋白(如流感病毒的神经氨酸酶),而是攻击一个共同的靶点。其中一种主要策略是直接靶向宿主细胞本身,即“宿主靶向抗病毒药物”(HTA)。例如,依布硒啉通过抑制宿主细胞中的肌醇单磷酸酶(IMPA)发挥作用——这种酶会被病毒劫持用于复制。在实验室测试中,依布硒啉抑制了五种不同的病毒(登革病毒、寨卡病毒、基孔肯雅病毒、甲型流感病毒和肠道病毒71型),而当研究人员沉默IMPA基因后,病毒产量下降,从而证实了这一机制[3]。另一种HTA策略靶向亲环蛋白A(CypA),这是一种宿主蛋白,包括丙型肝炎病毒、HIV和冠状病毒在内的许多病毒都需要它来完成复制。CypA抑制剂正被重新开发为广谱抗病毒药物[8]。
第二种策略是攻击病毒的外包膜——一种脂质膜,许多病毒(包括SARS-CoV-2、流感病毒和疱疹病毒)都具备这种结构。源自青蛙皮肤的肽类AR-23,以及蝎毒肽mucroporin-M1的优化版本,能够物理破坏这些包膜。AR-23对包膜病毒(如HSV-1、麻疹病毒、SARS-CoV-2)具有活性,但对非包膜病毒无效,从而证实了其作用机制[6]。优化后的mucroporin-M1肽对黄病毒科和疱疹病毒科中的包膜RNA和DNA病毒表现出强效的“杀病毒”作用,且对人体细胞毒性极低[9]。甚至纳米材料如石墨烯量子点(GQDs)也以类似方式发挥作用:其两亲性特性可破坏病毒膜,无论病毒类型如何,在细胞和小鼠模型中均能抑制SARS-CoV-2和流感病毒的感染与复制[10]。
这些药物在真实测试中效果究竟如何?
证据在细胞培养和动物模型中最为充分,而人体试验仍十分有限。一项涵盖60项植物化合物研究的系统综述发现,槲皮素、山奈酚等黄酮类化合物能以2–12 µM的IC50值(衡量药效的指标——数值越低,所需药物越少)抑制病毒蛋白酶和聚合酶。甘草酸等萜类化合物在细胞测试中可阻断刺突蛋白-ACE2结合及病毒融合,抑制率高达80%[1]。这些数据令人鼓舞,但该综述指出一个关键缺口:缺乏人体临床验证[1]。
在动物模型中,研究结果更为明确。一项2026年针对4'-氟尿苷(4'-FlU)的研究——这是一种对多种RNA病毒具有广谱抗病毒作用的药物——在感染委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)的小鼠中进行了测试。即使病毒在细胞培养中产生了降低药物敏感性的突变,使用4'-FlU治疗仍能“缓解严重疾病并防止死亡”[2]。另一项研究测试了一种名为HR2P的肽类物质对鸡传染性支气管炎病毒(IBV)的效果。该肽在四种不同病毒株中使病毒复制减少了100至1000倍,并且在早期给药时降低了禽类的发病率和死亡率[4]。这些动物研究表明,广谱抗病毒药物不仅能在培养皿中发挥作用,也能在生物体内起效。
就人类可直接使用的证据而言,最先进的案例是马拉维罗(maraviroc)的重新利用——这是一种最初用于治疗HIV的CCR5拮抗剂,如今已成为经证实的HTA药物[7]。然而,本文讨论的大多数化合物——依布硒啉(ebselen)、AR-23、粘蛋白样肽-M1(mucroporin-M1)、石墨烯量子点(GQDs)——仍处于临床前或早期临床阶段。《临床研究杂志》2023年的一篇综述强调,尽管需求迫切,但“大多数已获批的抗病毒疗法靶向的是单一病毒编码的蛋白质”,而广谱药物在开发和监管审批方面仍面临重重障碍[5]。
有哪些缺点或局限性?
最大的局限性在于,大多数广谱抗病毒药物尚未在人体中得到验证。植物化合物综述明确指出,“缺乏临床验证以及植物化学物质标准化不一致是关键问题”[1]。即使是像4'-FlU这样有前景的候选药物也可能面临耐药性:VEEV研究发现,病毒聚合酶的突变“在体外迅速出现”,尽管该药物在小鼠体内仍然有效[2]。这意味着,虽然广谱药物可能比单靶点药物更难产生耐药性,但耐药性仍然可能发生。
另一个局限性在于特异性。靶向宿主细胞的药物(HTAs)可能因干扰正常细胞功能而产生副作用。例如,依布硒啉会抑制参与细胞信号传导的IMPA,因此其长期安全性需要仔细研究[3]。同样,破坏病毒包膜的肽类物质若未能精准靶向,也可能损伤健康细胞膜——尽管优化后的粘蛋白M1肽在早期测试中显示出"极低的细胞毒性"[9]。此外,某些广谱药物仅对包膜病毒有效。AR-23和粘蛋白M1对脊髓灰质炎病毒等无包膜病毒无效[6][9],这意味着它们并非真正的通用型抗病毒药物。寻找真正通用型抗病毒药物的探索仍在继续,研究人员正聚焦于宿主免疫通路,例如能同时限制RNA和DNA病毒进入细胞的RBM25/RC3H1-Rab22a轴[11]。
关于这些来源
该答案基于11篇经同行评审的研究构建而成——发表于2022年至2026年间,其中7篇来自2024年及以后,6篇发表于Q1期刊,累计被引用183次——这些研究是从15篇通过质量筛选的文献中选出的最具相关性的成果,而15篇文献又源自从超过5亿篇论文数据库中检索到的52篇论文。
本文引用的文献
天然产物启发的抗病毒药物发现:植物代谢物多靶点功效的系统综述
一项针对60项研究(2020–2025年)的系统综述发现,植物代谢物如黄酮类化合物(槲皮素、山奈酚)可抑制病毒蛋白酶和聚合酶,其IC50值为2–12 µM,而萜类化合物在体外能将刺突蛋白与ACE2的结合阻断高达80%,但尚缺乏临床验证。
影响4′-氟尿苷敏感性的突变对委内瑞拉马脑炎病毒适应性和治疗效果的作用
在小鼠模型中,广谱抗病毒药物4'-氟尿苷(4'-FlU)能够减轻委内瑞拉马脑炎病毒引发的严重疾病并防止致死,即使该病毒在其聚合酶中产生了耐药性突变。
依布硒啉的广谱抗病毒活性
依布硒啉通过抑制宿主酶IMPA,对五种病毒(登革病毒、寨卡病毒、基孔肯雅病毒、甲型流感病毒、肠道病毒71型)展现出强效抗病毒活性;沉默IMPA可减少病毒产量,从而证实了这一作用机制。
广谱抗病毒肽靶向传染性支气管炎病毒S2亚基,以减弱病毒感染和传播。
一种基于冠状病毒S2蛋白保守区域设计的肽(HR2P),在体外实验中使四种传染性支气管炎病毒株的复制降低了100至1000倍,并减轻了鸡只的疾病症状和传播。
以广谱抗病毒药物应对下一次病毒威胁
2023年的一篇综述强调,全球需要针对病毒成分或宿主因子的广谱抗病毒药物,并指出目前获批的大多数抗病毒药物仅针对单一病毒,限制了其在应对大流行病时的可扩展性。
两栖动物肽AR-23的广谱抗病毒潜力
两栖动物肽AR-23在感染早期阶段能够抑制有包膜的DNA和RNA病毒(如HSV-1、麻疹病毒、SARS-CoV-2),但对无包膜的脊髓灰质病毒无效,显示出其活性依赖于病毒包膜。
广谱抗病毒策略:针对新发与再发病毒的宿主靶向抗病毒药物
一篇综述将靶向宿主的抗病毒药物(HTAs)分为病毒生命周期的四个阶段(附着、生物合成、核转运、释放),并指出马拉维罗是已获批用于HIV的HTA药物。
将亲环蛋白A抑制剂重新用作广谱抗病毒药物
亲环蛋白A抑制剂(环孢素A和桑格利弗林A类似物)被综述为针对丙型肝炎、冠状病毒和HIV的广谱抗病毒药物,其作用机制是通过阻断宿主促病毒因子来实现。
理性优化的Mucroporin-M1多肽能够破坏病毒包膜并抵抗降解。
优化后的蝎毒源mucroporin-M1肽(来源于蝎毒)稳定性增强,对包膜病毒科黄病毒科和疱疹病毒科具有强效杀灭作用,且细胞毒性极低,但对无包膜病毒无活性。
石墨烯量子点作为潜在的广谱抗病毒剂
石墨烯量子点(GQDs)能够破坏SARS-CoV-2和流感病毒的病毒膜,在细胞和小鼠模型中抑制感染与复制,且细胞毒性较低。
RNA结合蛋白RBM25靶向GTP酶Rab22a的mRNA稳定性以限制病毒进入和感染。
宿主蛋白RBM25被鉴定为一种广谱抗病毒因子,通过 destabilizing Rab22a mRNA 来阻断病毒进入;RBM25缺陷小鼠对多种病毒的易感性增强。
