由美國西北大學、華盛頓大學和聖路易斯華盛頓大學的研究人員開發的一種新的基於蛋白質的抗病毒鼻腔噴霧劑正在向治療COVID-19的第一階段人體臨床試驗推進。通過計算設計並在實驗室中完善，新的蛋白質療法通過干擾病毒進入細胞的能力阻止了感染。
頂級蛋白質中和病毒的效力與美國食品和藥物管理局（FDA）緊急使用授權的抗體療法相似或更大。值得注意的是，頂級蛋白還能中和所有測試的SARS-CoV-2變體，這是許多臨床抗體無法做到的。
當研究人員以鼻腔噴霧的方式對小鼠進行治療時，他們發現這些最好的抗病毒蛋白減少了感染的癥狀–甚至直接防止了感染。
新型冠狀病毒的尖峰蛋白的低溫電鏡圖像。資料來源：西北大學/華盛頓大學/華盛頓大學
這些發現於2022年4月12日發表在《科學轉化醫學》雜誌上。
這項工作由西北大學的Michael Jewett；華盛頓大學醫學院的David Baker和David Veesler；以及華盛頓大學的Michael S. Diamond領導。首先，該團隊首先使用超級計算機設計了能夠粘附在新型冠狀病毒表面脆弱部位的蛋白質，目標是尖峰蛋白。這項工作最初於2020年在《科學》雜誌上報道。
在新的工作中，該團隊重新設計了這些蛋白質–稱為minibinders–以使它們更加有力。迷你粘合劑不是只針對病毒感染性機器的一個部位，而是同時與三個位點結合，使藥物更難以脫離。
新型冠狀病毒的尖峰蛋白的低溫電鏡圖像。從這個自上而下的角度，你可以看到該蛋白上的三個結合點。
Jewett說：”SARS-CoV-2的尖峰蛋白有三個結合域，而普通的抗體療法可能只能阻斷一個，我們的迷你粘合劑像一個三腳架一樣坐在尖峰蛋白的頂部，並阻斷所有三個。穗狀蛋白和我們的抗病毒藥物之間的相互作用是生物學中已知的最緊密的相互作用之一。當我們把尖峰蛋白和我們的抗病毒治療劑一起放在試管中一周時，它們保持連接且從未散開。”
Jewett是西北大學麥考密克工程學院的化學和生物工程教授，也是西北大學合成生物學中心的主任。Jewett實驗室的研究生研究員Andrew C. Hunt是該論文的共同第一作者。
隨着SARS-CoV-2病毒的變異而產生新的變種，一些治療方法在對抗不斷演變的病毒方面變得不那麼有效。就在上個月，美國食品和藥物管理局暫停了幾種單克隆抗體治療，例如，由於它們對BA.2 omicron亞變體的治療失敗。
與這些未能中和omicron的抗體治療不同，新的minibinders對令人擔憂的omicron變體保持效力。通過阻斷病毒的尖峰蛋白，新的抗病毒藥物可以防止它與人類血管緊張素轉換酶2（ACE2）受體結合，而ACE2是感染身體的入口。由於新型冠狀病毒及其突變體在不與ACE2受體結合的情況下不能感染人體，該抗病毒藥物也應該會對未來的變體發揮作用。
Jewett說：”為了進入人體，尖峰蛋白和ACE2受體進行了握手。我們的抗病毒藥物阻斷了這種握手，作為獎勵，對病毒的逃逸有抵抗力。”
除了失去效力之外，目前的抗體療法還伴隨着幾個問題。它們難以開發，價格昂貴，並且需要醫療專業人員來管理。它們還需要複雜的供應鏈和極端的冷藏，而這在低資源環境中往往是不可用的。
新的抗病毒藥物解決了所有這些問題。與通過克隆和培養活的哺乳動物細胞製成的單克隆抗體相比，新的抗病毒療法是在大腸桿菌等微生物中大規模生產的，使它們的製造更具成本效益。這種新療法不僅在高溫下穩定，可以進一步簡化製造過程，降低臨床開發的貨物成本，它還有望作為一次性鼻腔噴霧劑自行使用，繞過對醫療專業人員的需求。
研究人員設想，它可以在藥店買到，並作為一種預防措施來治療感染。