与病毒打交道30年,复旦学者研制出多款抗病毒药物-深度-知识分子

与病毒打交道30年,复旦学者研制出多款抗病毒药物

2018/09/04
导读
复旦大学姜世勃教授是国际上最早参与研发预防艾滋病病毒(HIV)性传播“杀微生物剂”的科学家之一。1992年发现了第一个高效的抗HIV C-多肽,为病毒融合/入侵抑制剂这个新领域的开创做出了贡献。

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姜世勃教授,复旦大学上海医学院医学分子病毒学教育部/卫生部重点实验室教授, 博士生导师。 国家“千人计划”特聘专家,复旦大学病原微生物研究所所长。


一、首次发现具有抗HIV活性的C-多肽,为病毒入侵抑制剂新领域的开创做出贡献


病毒侵入细胞完整的生命周期包括黏附、入侵、脱壳、合成、组装和释放等一系列过程。病毒通过特异性结合靶细胞表面的受体, 附着到宿主细胞表面,然后通过受体介导的内吞或膜融合等途径进入靶细胞。病毒入侵抑制剂(Viruses Entry Inhibitor)是指能在病毒黏附或入侵阶段发挥作用的多肽、蛋白(包括抗体)、及小分子化合物。传统抗病毒药物的作用靶点通常在细胞内部,而病毒入侵抑制剂可在靶细胞外起作用,抑制其进入并感染靶细胞。


90年代初期,姜世勃教授在美国纽约血液中心LFK研究所研发艾滋病疫苗时,意外地发现了一个具有阻止HIV入侵宿主细胞作用的C-多肽,其研究成果发表于国际顶级研究杂志《自然》上(Nature,1993,365:113),并申请了美国发明专利(USP 5444044)。1997年,该专利转让给美国Trimeris药物公司, 随后该公司与罗氏制药公司合作,共同开发出世界上第一个抗HIV多肽药物——恩夫韦肽 (Enfuvirtide, 又名T20),2003年获得美国FDA批准上市。


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恩夫韦肽能与HIV表面gp41蛋白的N端七重复螺旋序列(NHR)结合,阻止NHR与C端七重复螺旋序列(CHR)形成发夹样六聚体(6-HB)结构,继而阻止HIV与靶细胞发生膜融合。这一开创性的发现为病毒入侵抑制剂这一新领域的开辟做出了贡献,也为抗病毒药物的研发提供了新的策略。


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 恩夫韦肽(T20)的作用机制


二、产学研合作快速推进


杀微生物剂是一类作用于阴道或直肠内、含有抗病毒活性成分,并起到预防、阻止病毒性传播的一类药物制剂。常见的剂型有凝胶剂、乳膏剂、薄膜剂和栓剂等。理想的杀微生物剂应具有较大的分子量,局部使用后不会进入血液循环,对人体无毒副作用,具有广谱的抗病毒活性。


1996年,姜世勃教授及其团队根据以上条件,对大量的酸酐修饰蛋白样品进行了筛选,发现经过酸酐修饰的β-乳球蛋白(3HP-β-LG)具有良好的抗HIV活性。其研究成果发表于国际医学的顶级杂志《自然医学》上(Nature Med. 1996,2:230-234)。

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姜世勃教授及其团队发现酸酐修饰的β-乳球蛋白具有抗HIV活性


回国后,姜世勃教授与山西锦波生物医药股份有限公司合作,进行抗人乳头瘤病毒(HPV)生物蛋白制剂的研发,发现酸酐修饰的牛β-乳球蛋白对HPV同样具有很好的抑制作用。临床实验数据显示,生殖道内使用含有该酸酐化蛋白的“抗HPV生物蛋白敷料“后,HPV感染者的转阴率达到60%以上,宫颈粘膜中HPV的病毒载量下降88%(Microb. Infect. 2016, 18:148-152),且安全性高(J. Med. Virol. 2016, 88:1098-1101)。 “抗HPV生物蛋白敷料”在2012年获山西省药监局批准上市,现已在全国500多家医院使用。该产品在2017年获批增加适应症,用于降低低危型HPV感染所致尖锐湿疣的术后复发率。

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抗HPV生物蛋白敷料

随后,该团队将酸酐化蛋白作为活性成分添加到润滑剂中,成功开发出 --“抗HIV和HPV生物蛋白润滑剂”,该产品于2017年获得医疗器械证书并在国内上市,成为国际上首个既可预防HIV又可预防HPV性传播的辅助措施型杀微生物剂。


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抗HPV生物蛋白的作用机制


三、构建抗病毒药物开发技术平台,为有效应对新发突发病毒疫情提供技术保障


姜世勃教授积极推进病毒入侵抑制剂和杀微生物剂的研发技术平台建设,利用该技术平台,成功研发出多种针对于新发突发病毒导致的传染病的候选药物。


2002年底,严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)感染在我国广东首次爆发,8000多人感染,800多人死亡(死亡率~10%)。姜世勃教授在第一时间组织团队进行抗SARS-CoV入侵抑制剂的研发。在分析了公开的病毒基因组序列后,姜世勃教授团队找到SARS-CoV表面蛋白的HR1和HR2区域,并成功研发出国际上首个抗SARS-CoV感染的多肽类病毒入侵抑制剂(Lancet, 2004, 363:938–947)。

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SARS-CoV 表面的HR1和HR2区域


2012年中东地区首次爆发中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)感染,感染者的死亡率高达36%。 2015年,该疫情扩展至韩国并引起了韩国及亚洲多个国家的恐慌和经济损失。自2013年始,姜世勃教授利用成功研发抗HIV和SARS-CoV多肽的经验和思路,带领团队迅速研发出抗MERS-CoV的多肽类病毒入侵抑制剂(Nature Commun.2014, 5:3067)。该多肽能有效地抑制MERS-CoV的感染和膜融合,为我国对MERS-CoV的防治提供了候选药物的保障。


2017年,姜世勃教授带领团队又成功开发出埃博拉病毒(EBOV)入侵抑制剂(Antimicrob. Agents Chemother. 2017, 61:e02168-16 ) 和寨卡病毒(ZIKV)入侵抑制剂 (Nature Commun. 2017, 8:15672),为我国对重大疫情的防治工作打下了的基础。


自2010年加入复旦大学上海医学院以来,姜世勃教授一直身体力行地推动杀微生物剂与病毒入侵抑制剂在我国的发展。多年奋战在与重大传染疫情抗争的最前线,对病毒感染机制不断地深入研究和对临床应用的密切观察使姜世勃教授始终站在病毒防治转化医学的前沿。


对姜世勃教授来说,研发抗病毒药物这条路没有终点。但是,猎药30载,支撑姜世勃教授的是“研发出更多、更安全有效的、具有中国自主知识产权抗病毒药物”的信念。


姜世勃教授对于理想的坚持和不懈地努力,多次创造出抗病毒药物或制剂转化医学的成功案例,为我国感染性疾病的防控事业创造出一次又一次的突破。


本文来自:上海市药物研发协同创新中心


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