葉志成×范港喜基金教授（生物無(wú)機(jī)化學(xué)）孫紅哲教授及其研究團(tuán)隊(duì)。右起：王素玉女士、李洪艷博士、孫紅哲教授、王潤(rùn)銘博士、袁碩峰博士和陳福和醫(yī)生。

(原新聞稿已于1月18日發(fā)布)

由香港大學(xué)（港大）理學(xué)院化學(xué)系葉志成范港喜基金教授（生物無(wú)機(jī)化學(xué)）孫紅哲，以及李嘉誠(chéng)醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)系助理教授袁碩峰博士率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)基于膠體枸櫞酸鉍（CBS）和乙酰半胱氨酸（NAC）的組合藥物CBS+3NAC，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)口服給藥的方式顯著抑制在動(dòng)物感染模型中的新冠病毒復(fù)制和繁殖，緩解病毒性肺部炎癥的治療效果。乙酰半胱氨酸的引入，使具有抗病毒活性但在胃酸環(huán)境下易沉淀的鉍劑在胃部得以相對(duì)穩(wěn)定地存在，促進(jìn)了鉍劑的口服吸收，進(jìn)而增強(qiáng)其抗病毒效力。同時(shí)，此種口服新冠藥物組合具有多靶點(diǎn)的抑制作用，可有效針對(duì)新冠病毒及其變異株，以及其它相關(guān)的冠狀病毒。該發(fā)現(xiàn)有望推動(dòng)無(wú)機(jī)金屬藥物領(lǐng)域和抗新冠病毒藥物研究領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。此項(xiàng)突破性的研究目前已于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《化學(xué)科學(xué)》(Chemical Science) 發(fā)表，并已申請(qǐng)美國(guó)專利。

研究背景

由嚴(yán)重急性呼吸道綜合癥冠狀病毒2型（SARS-CoV-2）引發(fā)的2019冠狀病毒病（COVID-19）已在全球造成超過(guò)三億的確診病例，奪走逾五百四十萬(wàn)人的生命（截止2022年01月11日），對(duì)全球健康、經(jīng)濟(jì)、政治造成了無(wú)可估量的損失。盡管新冠疫苗已在各個(gè)國(guó)家大規(guī)模接種，但全球疫情依然持續(xù)升溫，而好像奧密克戎（Omicron）、德?tīng)査―elta) 等傳染性更強(qiáng)的新冠病毒變異株的出現(xiàn)，讓科學(xué)家和臨床醫(yī)生更加急切地尋找能安全而有效地針對(duì) COVID-19 的治療方案。

瑞德西韋是美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)的首個(gè)用于治療 COVID-19 的藥物，但患者通常只能在醫(yī)院通過(guò)靜脈注射的途徑來(lái)接受治療，因?yàn)樵撍幬锏目诜┬匀圆豢捎谩?duì)于大多數(shù)輕癥或中癥患者，新冠口服特效藥將有助于快速控制病情，并有效降低住院率和病患死亡風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó)默沙東藥廠和輝瑞藥廠先后公布，各自研發(fā)的新冠肺炎口服藥能大幅減低患者住院或死亡風(fēng)險(xiǎn)，但其臨床效果和長(zhǎng)期毒性副作用，以及在全球范圍內(nèi)的供應(yīng)能力有待進(jìn)一步觀察證實(shí)。因此，在現(xiàn)有藥物的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)成本低廉、安全且能有效針對(duì)新冠病毒及其變異株的口服特效藥有潛力成為抗擊新型冠狀病毒的替代性方案。

主要發(fā)現(xiàn)

孫教授的研究團(tuán)隊(duì)此前對(duì)一系列金屬藥物和相關(guān)化合物進(jìn)行篩選后，發(fā)現(xiàn)含有金屬鉍的藥物，在細(xì)胞水平和動(dòng)物模型中，能顯著降低新冠病毒的載量，具備潛力臨床應(yīng)用作為有效的抗新型冠狀病毒藥物。此項(xiàng)研究已于2020年在《自然 微生物》（Nature Microbiology）發(fā)表。

膠體枸櫞酸鉍(CBS) 和水楊酸鉍 (BSS) 等傳統(tǒng)鉍劑，易于胃酸條件下水解而沉淀，故其抗病毒活性難以通過(guò)口服的方式發(fā)揮效用?！鸽u尾酒療法」中的組分NAC可與強(qiáng)親硫性的鉍離子結(jié)合形成高水溶性的活性組分[Bi(NAC)3]，其在強(qiáng)胃酸環(huán)境（pH 1.2）及堿性環(huán)境（pH 9.2）中的穩(wěn)定性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單純的鉍劑。在人工膜、Caco-2 細(xì)胞體外吸收模型和大鼠腸管外翻模型中，NAC的聯(lián)合使用能顯著提升鉍離子的穿膜性，并可通過(guò)與黏蛋白的硫交換的過(guò)程促進(jìn)鉍離子在胃腸道細(xì)胞的進(jìn)一步吸收。藥代動(dòng)力學(xué)的研究顯示，相對(duì)于單一組分的鉍劑CBS，大鼠在口服CBS+3NAC后所測(cè)得的血鉍濃度以及肺部的有效鉍含量均顯著增加。

CBS 和 NAC 在體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出廣譜抗冠狀病毒效力。 (A)通過(guò)口服給藥在第 -2、-1、0 和 1 天給予對(duì)照溶劑、CBS (300 mg/kg)、BSS (300 mg/kg)、NAC (370 mg/kg)、CBS (300 mg/kg)+3NAC (370 mg) 進(jìn)行治療的方案 /kg) 或 BSS (300 mg/kg)+3NAC (405 mg/kg)。倉(cāng)鼠在第 0 天受到病毒攻擊。在第 2 天收集組織樣本。 (B) 分別接受對(duì)照溶劑、CBS、NAC 和 CBS+3NAC 治療的倉(cāng)鼠肺組織中的病毒產(chǎn)量。 (C) 分別接受對(duì)照溶劑、CBS、NAC 和 CBS+3NAC 治療的倉(cāng)鼠肺組織中細(xì)胞因子 IL-6 基因的表達(dá)水平。(E) CBS+3NAC 以濃度依賴的方式抑制人類致病性冠狀病毒在人類細(xì)胞模型中的復(fù)制，分別顯示為Vero E6 細(xì)胞中的 SARS-CoV-2； 在 Vero E6 細(xì)胞中的SARS-CoV-2 (B .1.1.7 變體）; 在 Vero E6 細(xì)胞中的 MERS-CoV 和在 HELF 細(xì)胞中的HCoV-229E。

研究團(tuán)隊(duì)在敘利亞金色倉(cāng)鼠的感染模型中證明，經(jīng)口服給藥的鉍劑CBS及BSS在與NAC的雞尾酒聯(lián)合療法中，能夠展現(xiàn)出強(qiáng)大的抗病毒活性。藥物組合CBS+3NAC大幅降低新冠病毒載量達(dá)10倍以上，抑制相關(guān)重要的炎癥因子的釋放，并顯著緩解動(dòng)物肺部與感染相關(guān)的病征。所給藥物劑量?jī)H出現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)的輕微腎毒性且并未顯示出有明顯的系統(tǒng)性毒性。尤為重要的是，在細(xì)胞水平上，CBS+3NAC雞尾酒療法顯示出對(duì)新冠病毒及其變異株B1.1.7、中東呼吸綜合癥病毒和人類冠狀病毒等的廣譜的抗病毒效力。

含鉍藥物與乙酰半胱氨酸藥物雞尾酒療法作用機(jī)理。含鉍藥物對(duì)各種 CoV 的泛抑制活性可能源于它們?cè)诓《緩?fù)制周期中靶向多種病毒酶的能力?？梢杂行У匕邢虿≡w中蛋白質(zhì)的 Zn2+-半胱氨酸位點(diǎn)，例如，可以通過(guò)靶向活性位點(diǎn)（PLpro 和 Mpro）中的關(guān)鍵半胱氨酸殘基或結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu)域（PLpro 和 Hel）來(lái)滅活病毒半胱氨酸蛋白酶，甚至靶向人體細(xì)胞中與病毒進(jìn)入密切相關(guān)的其他含鋅金屬蛋白 (ACE2)。

研究團(tuán)隊(duì)在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，CBS+3NAC可能對(duì)于病毒復(fù)制周期中的多個(gè)生物合成等過(guò)程產(chǎn)生影響。CBS+3NAC能有效抑制新型冠狀病毒受體ACE2、病毒解旋酶（helicase，Hel）、主蛋白酶（main protease，Mpro)、木瓜蛋白酶 (papain-like protease，PLpro)等與新冠病毒感染相關(guān)的重要蛋白酶的活性，呈現(xiàn)出典型的多靶點(diǎn)藥物特性，故能取得廣譜而高效抑制冠狀病毒復(fù)制的效果。

有關(guān)研究團(tuán)隊(duì)

本研究由港大理學(xué)院化學(xué)系的葉志成范港喜基金講座教授（生物無(wú)機(jī)化學(xué)）孫紅哲博士率領(lǐng)。孫紅哲博士與李嘉誠(chéng)醫(yī)學(xué)院微生物系助理教授袁碩峰博士為論文共同通訊聯(lián)系人；化學(xué)系博士后研究員王潤(rùn)銘博士、臨床副教授陳福和醫(yī)生和化學(xué)系博士生王素玉為論文共同第一作者。其他參與本項(xiàng)研究的科學(xué)家包括化學(xué)系資深研究員李洪艷博士、博士生葉家恩、香港中文大學(xué)藥學(xué)院教授左中，博士后研究員趙佳佳、醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)系講座教授袁國(guó)勇。

特此鳴謝香港創(chuàng)新科技署、研究資助局和食物及衛(wèi)生局醫(yī)療衛(wèi)生研究基金及基礎(chǔ)研究種子基金對(duì)本研究的大力資助。

關(guān)于孫紅哲教授和袁碩峰博士

孫紅哲教授為港大葉志成×范港喜基金教授（生物無(wú)機(jī)化學(xué)），長(zhǎng)期從事無(wú)機(jī)化學(xué)與生物醫(yī)學(xué)交叉領(lǐng)域的研究。有關(guān)孫紅哲教授：https://chemistry.hku.hk/staff/hzsun/labPage/index.html;

袁碩峰博士為港大李嘉誠(chéng)醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)系和新發(fā)傳染性疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室助理教授。

有關(guān)袁碩峰博士：http://www.microbiology.hku.hk/02_HKU_Staff_Dr_SY_Yuan.html

有關(guān)論文可參看以下連結(jié) ：https://doi.org/10.1039/D1SC04515F

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