当前，全球新冠病毒感染（以下简称新冠）仍在流行，新冠病毒还在不断变异。根据日前中国疾控中心发布的全国新型冠状病毒感染疫情最新情况，流感样病例新冠病毒阳性率从1月29日至2月4日的3.3%，上升到2月26日至3月3日的14.3%，JN.1变异株成为主要流行株。3月14日，北京市疾病预防控制中心发布了2024年2月的法定传染病疫情概况。报告指出，尽管流感病毒活动度已降至低流行水平，但新冠病毒仍处于流行期，JN.1变异株成为主要流行株。
目前奥密克戎亚系分支仍在不断产生变异，持续威胁着人们的生命健康，已有的抗新冠病毒药物还有效吗？
答案是明晰的。目前，3CLpro抑制剂如先诺欣®（先诺特韦片/利托那韦片组合包装）对变异毒株仍然有效。研究发现，先诺特韦具有显著的3CLpro抑制活性（IC50=9nM），可以强效抑制不同新冠病毒在细胞中的复制，包括WIV04、Delta（德尔塔）以及近期流行的多种Omicron（奥密克戎）变异株如BA.4、BA.5、XBB.1.5和CH.1.11。为何3CLpro抑制剂能应对新冠病毒万般变化？从背后的基因序列、切割位点、研究进展、作用机制等，我们可以洞察一二。
一、3CLpro基因序列高度保守
3CLpro是冠状病毒复制周期中一类非常关键的半胱氨酸蛋白酶。其负责多聚蛋白前体 (pp1a和pp1ab) 上11个位点的切割，以释放病毒生命周期所必需的多种非结构蛋白。在病毒复制的各个阶段都发挥着重要的作用2-4。鉴于3CLpro的关键作用，新冠病毒虽然作为RNA病毒极容易发生突变，但突变位点主要发生在刺突蛋白（S蛋白）5，SARS-CoV-2 3CLpro的基因序列是高度保守的，其结合域的突变率低于0.0016。所以即使新冠病毒发生突变，3CLpro的基本结构和功能仍然保持不变， 3CLpro抑制剂仍然可以有效地抑制病毒的复制。
二、3CLpro具有“切割位点特异性”
3CLpro由306个氨基酸组成，单体包含三个结构域（I，II和III），两个单体相互作用形成包含底物结合位点的口袋结构。3CLpro的结构域 I 和 II 之间有一个非经典的H41-C145催化二联体, 它能特异性识别和切割多蛋白的11 个裂解位点。3CLpro对底物的切割位点具有特异性，只在谷氨酰胺(Gln)残基后切割多肽，Gln几乎总是在底物的P1位置。3CLpro对病毒多蛋白的切割识别序列为LeuGln↓Ser (Ala、Gly),（其中↓表示切割位点），这是冠状病毒共有的一个特征基序5。因此，3CLpro抑制剂可能对冠状病毒具有广谱作用。
三、3CLpro研究进展
研究发现，3CLpro不但是新冠病毒的复制的关键蛋白，还可能参与抑制人体内多种正常功能。研究人员在人的肺和肾细胞中发现了100多种3CLpro的底物蛋白，这些底物涉及三个主要过程：(1)RNA剪接、加工、激活和代谢；(2)翻译；(3)细胞周期控制，揭示了SARS-CoV-2劫持细胞的过程。半凝集素-8也被证明是3CLpro的底物之一，新冠病毒可能依赖3CLpro裂解半凝集素-8来对抗抗病毒自噬机制7。
另外一篇文章同样证实了3CLpro对人体细胞内半凝集素-8的裂解作用，影响其免疫调节活性而不止血凝活性的丧失。并且还发现突变的3CLpro会增加半凝集素-8水解，显著减少细胞因子（TNF-α和IL-6）的分泌，这为感染突变株的宿主抗病毒机制逃逸改变提供了证据。可喜的是，该研究表明3CLpro抑制剂对于这些3CLpro 突变的病毒仍然有效8。 
四、相对RdRp抑制剂，3CLpro抑制剂更具优势
除了3CLpro， RdRp也是抗新冠病毒药物研发的重要靶点。目前中国已上市的抗新冠病毒RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）抑制剂共3款，包括莫诺拉韦、阿兹夫定和氢溴酸氘瑞米德韦(VV116)。对比两个关键靶点的抑制剂数据，3CLpro抑制剂在机制和安全性上具有显著优势：
1. 作用机制上，3CLpro抑制剂上游阻断病毒复制
在病毒复制过程中，3CLpro处于RdRp作用的上游，新冠病毒进入人体后，必须通过3CL蛋白酶进行剪切才能得到病毒复制所需的多种非结构蛋白，其中包括RdRp9。RdRp负责合成全长负链 RNA 模板，由其转录并翻译出更多的基因组 RNA 和结构蛋白，组装成完整的病毒。病毒再通过胞吐作用释放以感染其他宿主细胞10。
 SARS-CoV-2 复制周期的示意图5
2. 3CLpro抑制剂安全性更好
3CLpro是已知冠状病毒共有的非结构蛋白，人体内没有3CL同源蛋白11，所以3CLpro 抑制剂具有更高的选择性5，发生脱靶毒副作用的风险更小。反观RdRp抑制剂，它们不仅可以抑制病毒的RdRp活性，也会影响宿主细胞的RNA聚合酶，从而对宿主细胞的DNA复制和修复产生影响。这种影响可能导致DNA损伤、细胞凋亡和突变等不良反应，即遗传毒性。
此外，RdRp抑制剂还可能会干扰胎儿的正常发育，导致胎儿畸形。这是因为这类药物在孕妇体内通过胎盘进入胎儿体内，影响胎儿的细胞分裂和分化等过程，从而导致胎儿发育异常12-14。因此，有备孕需求或孕妇在使用RdRp抑制剂时需要谨慎，并遵循医生的建议。
总结
当前，我国疫情已经得到了有效遏制，但新冠病毒还未完全消灭，甚至还在不断突变进化中，小规模的疫情时有发生。多款抗新冠药物相继面世，其中3CLpro抑制剂以其机制上和安全性的优势为临床抗击新冠病毒提供了更好的选择。面对不断袭来的新冠变异毒株，3CLpro抑制剂或成为一道坚实堡垒。
2023年12月13日，国产3CL抗新冠创新药先诺欣被正式纳入2023年国家医保药品目录。纳入医保后，先诺欣每盒/疗程价格降至479元，价格仅为同靶点进口药物的四分之一，个人自付金额进一步降低，药物可及性提高。当前，先诺欣已覆盖全国31个省市、自治区，306个城市及近3000家医疗机构。
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参考文献：
1. Jiang, Xiangrui et al. “Structure-based development and preclinical evaluation of the SARS-CoV-2 3C-like protease inhibitor simnotrelvir.” Nature communications vol. 14,1 6463. 13 Oct. 2023.
2. Jin Z, et al. Structure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors. Nature. 2020.
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5. Mannar, Dhiraj et al. “SARS-CoV-2 Omicron variant: Antibody evasion and cryo-EM structure of spike protein-ACE2 complex.” Science (New York, N.Y.) vol. 375,6582 (2022): 760-764.
6. 王春霞,胡晓东,许斌等.靶向新型冠状病毒SARS-CoV-2主蛋白酶的抗病毒药物研究进展.有机化学,2022.
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14. Wang M, et al. Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro. Cell Research. 2020.
*此文仅用于向医学人士提供科学信息，不代表本平台观点
编辑 | 邢亚琳
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