由布里斯托大学的科学家领衔的一个国际团队在 SARS-CoV-2 棘突蛋白中发现了一个药物亲和袋状结构，其可能用于阻止该病毒感染人类细胞。研究人员表示，他们的发现（今天[9 月 21 日]发表于《科学》Science杂志）有可能成为战胜当前新冠病毒流行的"游戏规则改变者"。他们还指出，针对他们发现的袋状结构开发的小分子抗病毒药物可能有助于消灭 COVID-19。
SARS-CoV-2 有被称为"棘突蛋白"的糖蛋白的多个拷贝，其在病毒的感染性中起着至关重要的作用。棘突会与人体细胞表面结合，让病毒能够穿过细胞并开始复制，从而造成广泛的破坏。
在这一突破性研究中，由布里斯托的生物化学学院的Christiane Schaffitzel 教授和来自马克思·普朗克布里斯托微生物学中心的 Imre Berger教授领导的团队使用了强大的成像技术（电子冷冻显微镜 cryo-EM），以接近原子级的分辨率分析了 SARS-CoV-2 的棘突。并在 Oracle 高性能云计算的支持下，生成了 SARS CoV-2 棘突蛋白的 3D 结构，使研究人员能够深入到棘突内部来识别其分子组成。
出乎意料的是，研究小组的分析揭示了一种小分子，亚油酸（LA），的存在，该分子隐藏在棘突蛋白的一个专门的袋状结构中。LA 是一种游离脂肪酸，其对于许多细胞功能都必不可少。人体不能生成 LA，而是通过饮食吸收这种必需的重要分子。引人注意的是，LA 在炎症和免疫调节中起着至关重要的作用，而这两者又都是 COVID-19 疾病发展的关键要素。同时，维持肺细胞膜的健康以便我们可以正常呼吸，也需要 LA。
Berger 教授表示："我们对自己的发现和它的隐含意义感到非常困惑。我们现在发现了 LA，对于在 COVID-19 患者中发生失调并造成可怕后果的那些功能来说，它是一个核心分子。而根据我们的数据，造成所有这些紊乱的这种病毒恰恰是抓住并保留了这种分子 - 也就是基本上解除了人体的大部分防御能力。"
Schaffitzel 教授解释说："我们从其他疾病知道，改变 LA 代谢途径会触发全身性炎症、急性呼吸窘迫综合症和肺炎。而在 COVID-19 重症患者中均观察到了这些病状。最近对 COVID-19 患者进行的一项研究表明，其血清中的 LA 水平明显下降。"
Berger 补充道："我们的发现首次提供了 LA、COVID-19 病理表现以及病毒本身之间的直接联系。现在的问题是如何将这一新的知识用于对付该病毒，以阻止它的流行。"
我们有理由对此抱有希望。在鼻病毒（一种引起普通感冒的病毒）中，人们利用一个类似的袋状结构开发了有效的小分子，这些小分子通过与这一袋状结构紧密结合来扭曲鼻病毒的结构，从而终止其传染性。这些小分子在人体试验中成功地用作抗病毒药物，在临床上战胜了鼻病毒。基于以上数据，布里斯托小组乐观地认为现在可以采取类似的策略，开发针对 SARS-CoV-2 的小分子抗病毒药物。
Schaffitzel 教授说："COVID-19 继续肆虐，造成大规模的破坏，在出现经过验证的疫苗之前，寻找其他抵抗该疾病的方法至关重要。如果我们看一下艾滋病的历史，经过 30 年的研究，最终奏效的是一种小分子抗病毒药物的混合物，其可以阻止该病毒的发展。我们在 SARS-CoV-2 棘突蛋白中发现的具有药物亲和性的袋状结构，有可能导致新的抗病毒药物的开发，在病毒进入人体细胞之前使其失活并消灭该病毒，从而可靠地阻止其发展。"
Oracle 研究部门副总裁 Alison Derbenwick Miller 补充说："Oracle 研究部门将研究人员与云计算相结合，助力为我们的星球和人类带来有益的变化。SARS-CoV-2 病毒及其引发的 COVID-19 疾病造成了全球性的破坏，寻找疫苗和治疗方法的研究工作刻不容缓。我们非常高兴 Oracle 的高性能云基础架构使 Berger 和 Schaffitzel 教授能够考察冠状病毒棘突蛋白的分子结构，并做出这一强大而出乎意料的新发现，以帮助遏制大流行并挽救生命。"
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该团队包括来自布里斯托 UNCOVER 集团、布里斯托 生物技术Imophoron 有限公司、德国海德堡马克思·普朗克生物医学研究所和瑞士萨尔的日内瓦生物技术公司的专家。该研究得到来自Elizabeth Blackwell 研究所的资金以及 Oracle高性能云计算和 Genscript的支持。我们也非常感谢布里斯托大学的校友和朋友们对这项研究的慷慨慈善支持。
论文
"Free fatty acid binding pocket in the locked structure of SARS CoV-2 spike protein" by C Toelzer et al in Science.
Journal
Science