Advanced Science|巴洛沙韦骨架的“跨界改造”获得具有体内外强效抗HSV-1活性的pUL15C抑制剂

单纯疱疹病毒（HSV）为人群中感染率最高的致病DNA病毒之一，分为HSV-1与HSV-2两种亚型。其中HSV-1主要引发口唇疱疹，也可导致眼部感染（疱疹性角膜炎）甚至致命性的中枢神经系统感染（疱疹性脑炎）；HSV-2则以生殖器疱疹为主要病症，并与新生儿感染及HIV传播风险升高密切相关。现行临床一线药物（阿昔洛韦、伐昔洛韦及泛昔洛韦等）均通过竞争性抑制病毒DNA聚合酶而阻断复制，然而该策略仅可缩短发作期1–2天，且在免疫抑制患者中耐药株检出率逐年上升。尽管2020年后上市的普瑞利韦（pritelivir）通过靶向解旋酶-引物酶复合体提供了新作用机制，但抗病毒谱与耐药屏障仍有限，临床亟需结构新颖、靶点独特、可覆盖耐药株的下一代药物。

近日，西班牙马德里自治大学Luis Menéndez-Arias教授联合山东大学展鹏/刘新泳团队在国际权威期刊《Advanced Science》（影响因子‌：14.3，中科院1区Top期刊）上发表题为“Discovery of a Baloxavir-Inspired Endonuclease lnhibitor That Prevents Herpes Simplex Virus 1 Replication in Cell Culture and In Vivo”的研究论文。研究团队作者以HSV-1末端酶（terminase）pUL15C亚基为切入点，借鉴已上市抗流感药物巴洛沙韦酸（baloxavir acid）的螯合机制，运用“优势结构再定位”策略，设计并合成了一系列多环吡啶酮衍生物，最终获得高活性候选物LN-7。该化合物通过阻断病毒DNA的切割与包装，在细胞及动物层面均表现出显著抗病毒活性，且对阿昔洛韦耐药株保持敏感性，为首个针对HSV基因组包装环节的抗病毒候选分子。

HSV-1末端酶由pUL15、pUL28与pUL33三种亚基组成，是病毒将长串联体DNA切割成单体并注入衣壳的“分子马达”。其中，pUL15的C端（pUL15C）兼具核酸内切酶活性与序列特异性识别功能，其晶体结构（PDB code: 4IOX）显示该域属于金属离子依赖性酶家族，催化核心通过双金属离子机制水解磷酸二酯键，与流感病毒PA核酸酶及HIV整合酶具有相似的拓扑特征。鉴于巴洛沙韦酸可螯合PA亚基的Mg²⁺/Mn²⁺从而阻断cap-snatching过程，作者推测其多环吡啶酮母核亦可能移植至pUL15C抑制剂设计。保留母核金属螯合核心并对下方三芳环系统进行结构优化，经两轮“设计-合成-评价”循环，最终发现候选化合物LN-7。

为解析作用模式，研究团队以HSV-1 pUL15C晶体结构（PDB code：4IOX）为模板，结合人巨细胞病毒同源蛋白pUL89C（PDB code: 6EY7）补充活性位点Mn²⁺离子，并通过分子动力学模拟重建缺失的603–613与686–704柔性环区，构建获得LN-7–pUL15C复合物稳定模型。模拟结果显示，LN-7的多环吡啶酮三羰基系统通过三个氧原子与Mn²⁺形成五元螯合环，同时其联苯侧链与Phe512及Arg695分别产生π-π堆积与阳离子-π相互作用，从而立体阻挡DNA底物进入催化中心。定点突变实验进一步证实，F512A或R695A突变均导致酶活性丧失，提示上述残基虽非底物接触位点，却通过“门控”机制调控抑制剂结合，为后续结构优化提供明确方向。

药代动力学与安全性评估表明，LN-7在雄性SD大鼠中口服吸收良好，绝对生物利用度为48.4 %，消除半衰期（t1/2,po = 5.54 h）与低血浆清除率（Cl < 5 mL·min⁻¹·kg⁻¹）支持一日一次给药；组织分布容积（Vd > 2 L/kg）提示药物可广泛到达潜在潜伏部位。连续5天灌胃75 mg·kg-1·d-1的急性毒性实验未观察到动物死亡、体重下降或肝肾功能指标异常，主要脏器未见组织病理学改变，初步治疗指数> 1000。体内药效学采用BALB/c小鼠HSV-1全身感染模型，在预防性（感染前1 d给药）与治疗性（感染后2 h给药）两种方案下，LN-7均能将肺、脑及嗅球中的病毒滴度降低1–2 log₁₀（p < 0.01），疗效与等剂量阿昔洛韦相当；与阿昔洛韦联合应用未出现毒性叠加，提示其具备单药或联合治疗开发潜力。

综上，LN-7作为首个靶向HSV基因组包装过程的小分子抑制剂，兼具明确的机制、良好的体外活性、药代动力学特征、安全性及体内药效，为HSV感染（尤其耐药毒株感染）的治疗提供新型候选药物。本研究涉及的“优势结构再定位”策略与针对新冠、猴痘、基孔肯雅病毒等新发与再发病毒药物研发的首选策略——“老药新用”（即，首先筛选已知的同家族病毒抑制剂）异曲同工，拓展了快速发现原创抗病毒药物研发的新途径。

Luis Menéndez-Arias教授与山东大学展鹏/刘新泳团队在基于靶标（聚焦金属酶）的抗病毒药物研究领域具有长期的紧密合作，运用优势结构聚焦库构建与表型筛选发现多类高效低毒的HIV RNase H抑制剂，在Drug Resist Updat、Acta Pharm Sin B、Drug Discov Today、J Mol Biol、Chem Soc Rev等共同发表文章19篇，共同主编专著《Antiviral Drug Discovery and Development》，申报国际专利1项。

本研究是双方前期合作的深化与拓展。西班牙马德里自治大学博士研究生Sabina Andreu、山东大学博士后唐凯以及山东大学硕士研究生周加慧为第一作者。该工作得到国家重点研发计划、山东实验室项目等资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202508006

附：山东大学药学院抗病毒药物研发团队招聘博士后启事https://www.pharm.sdu.edu.cn/info/1051/20123.htm

编辑 老Q