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生物医学工程系许海燕团队在靶向新冠病毒S1蛋白的 中和多肽研发中取得重要进展
2021年9月18日中国医学科学院基础医学研究所（基础所）生物医学工程学系许海燕团队与中科院国家纳米中心王琛团队在Journal of Medicinal Chemistry杂志上发表了抗新冠病毒感染的中和多肽相关研究结果“Synthetic Neutralizing Peptides Inhibit the Host Cell Binding of Spike Protein and Block Infection of SARS-CoV-2”。
由新型冠状病毒SARS-CoV-2引起的新冠肺炎已造成全球累积确诊病例超过2亿，累计死亡人数超过四百万，总死亡率达到2%以上，造成了全球卫生紧急情况，对各国政治、经济和民众健康都产生了严重和深远的影响。尽管已有数款疫苗上市，但对于感染者目前仍然缺少特效药。对我国2020年初第一波疫情中有症状COVID-19患者进行的大型队列分析发现，有症状的患者中14%为重症，其中5%进展为伴有器官功能衰竭的危重症，危重症死亡率高达49%。除此之外，罹患COVID-19的患者治愈后也会有不同程度的呼吸系统、免疫系统、消化系统、神经系统、生殖系统等后遗症，可能影响终生。因此，在感染早期对COVID-19患者给予靶向治疗十分重要。
阻断新冠病毒与宿主细胞结合是靶向药物研发的重要策略之一。研究已经证实，SARS-CoV-2通过其表面刺突蛋白S1亚基与纤毛支气管上皮细胞和II型肺细胞的血管紧张素酶2（ACE2）结合，导致细胞被感染。在由基础所牵头组织的科技攻关中，基础所许海燕团队与中科院国家纳米中心王琛团队合作，针对新冠病毒的S1蛋白全序列中多个结构域/氨基酸序列片段，运用团队所建立的多肽聚集趋势和氨基酸之间相互作用的结合能分析方法，设计并合成系列多肽分子，从中筛选出3条与S1蛋白具有高亲和力的多肽，解离常数（Kd）均在100 nM以下，且均可与S1蛋白结合并改变其构象。在表面表达S1蛋白的SARS-CoV-2假病毒系统上，3条多肽均可有效抑制假病毒对宿主细胞的感染。由于3条多肽分别结合于S1蛋白的不同区域，将3条多肽组合应用后，得到了比单一多肽更强的阻断效应。此外，3条多肽在所检测的剂量下，均不影响细胞活率，提示了良好的生物安全性。上述研究为研发COVID-19靶向治疗药物提供了一个新思路，并有望为新冠肺炎患者提供早期靶向治疗药物。
此项研究得到国家重点研发计划（2017YFA0205504）、中国医学科学院医学与健康科技创新工程（CIFMS, 2016-I2M-3-004）、国家自然科学基金（51861135103、21721002）、中国科学院前沿科学重点研究计划（QYZDJ-SSW-SLH048）等项目的资助，成果发表在Journal of Medicinal Chemistry杂志上，并申请了4项国家发明专利。论文第一作者是基础所生物医学工程系的王涛助理研究员，通讯作者为许海燕研究员和王琛研究员。
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