前沿 | 激酶抑制剂治疗冠状病毒感染的研究进展
截至目前，全球累计COVID-19 感染人数已超过1.88 亿例，约400万人死亡（图1）。虽然相关疫苗已经开始投入接种，全球累计病例增速总体放缓，局部增长较快（南美地区）。但疫情何时结束，尚未可知。尤其是各种病毒突变株出现，令局面变得更加复杂、多变。因此，疫苗接种是一个方面，抗冠状病毒药物的开发依然刻不容缓。
图1. 2020.5.1~2021.7.6，COVID-19累计病例：每百万人感染人数（https://ourworldindata.org/covid-cases）
01
简介
COVID-19是由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2) 引起的潜在致命性呼吸道感染，该病毒基因组结构与之前的SARS-CoV-1的基因组结构高度相似（遗传相似性为79%）。
研究发现，除了直接针对病毒蛋白，一些宿主蛋白也是抗冠状病毒治疗的潜在靶点，例如宿主激酶。这些激酶不仅在病毒感染周期（进入、复制、组装和离开）中发挥着重要作用，还参与病毒诱导的过度炎症反应，导致细胞因子风暴、急性呼吸窘迫综合征 (ARDS)、器官受伤甚至死亡。
最近，Stefan Laufer发表于Journal of Medicinal Chemistry的一篇综述文章介绍了与冠状病毒感染相关的激酶，以及这些激酶抑制剂用于抗冠状病毒的研究进展。
02
激酶抑制剂的开发
在所有宿主组分中，激酶可以在病毒生命周期的各个阶段发挥作用。研究表明，激酶是多种病毒感染的潜在介质（表1）。
表1. 激酶在冠状病毒感染中的作用
2.1 Abl和Src激酶抑制剂
Abl激酶是普遍存在的信号激酶，在细胞增殖、粘附和应激反应中发挥作用。Dyall等的发现伊马替尼（Imatinib）和达沙替尼（Dasatinib）对SARS-CoV-1和MERS-CoV有活性，而尼罗替尼（Nilotinib）仅对SARS-CoV-1有活性（图2）。组织蛋白酶L（Cathepsin L）和跨膜丝氨酸蛋白酶2 (TMPRSS2）在病毒进入中起着至关重要的作用；研究发现抑制组织蛋白酶L可防止SARS-CoV-1感染，并且使用EST（一种组织蛋白酶抑制剂）和Camostat（一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，图2）的混合物可完全阻止病毒进入和复制。
2.2 Src家族激酶抑制剂
Src家族激酶（SFK）是信号转导的关键调节剂，是非受体酪氨酸激酶，该家族中有九个成员：Src、Yes、Fyn、Fgr、Lck、Hck、Blk、Lyn 和 Yrk。Src 激酶通过激活Abl激酶参与痘苗病毒复制。De Wispelaere等的研究显示达沙替尼和Saracatinib（图3）可抑制登革热病毒的组装。
图2. Abl 酪氨酸激酶和 Src 激酶抑制剂作为抗病毒剂（伊马替尼：SARS-CoV-1，EC50 9.823 mM，MERS-CoV，EC50 2.100 mM；达沙替尼：SARS-CoV-1，EC50 17.689 mM，MERS- CoV，EC50 5.468 μM)
2.3 Numb相关激酶（NAK）家族和AXL激酶抑制剂
Numb相关的Ser/Ther激酶家族在许多病毒的复制中起着至关重要的作用。其中两个同源物AAK1和GAK与登革热、HCV、埃博拉、SARS-CoV-1和-2以及MERS-CoV等病毒的进入、组装和释放有关。
舒尼替尼和厄洛替尼能够抑制AAK1和GAK，并对培养细胞中的登革热和埃博拉病毒显示出抗病毒作用。Baricitinib是Janus 激酶-1 (JAK-1) 和 JAK-2 抑制剂，它已经获得FDA批准治疗中重度类风湿性关节炎患者。新研究发现，该药还是一种很有潜力的SARS-CoV-2活性抑制剂。2020 年11月，美国FDA 批准了Baricitinib联合瑞德西韦治疗新冠病毒的紧急使用授权（EUA）（图3）。
图3. NAK家族抑制剂（舒尼替尼、厄洛替尼、和Baricitinib用于治疗冠状病毒感染
图4. Baricitinib抑制JAK1，从而防止SARS-CoV-2进入和ARD
目前正在进行多项Baricitinib单药及联合疗法临床试验，以验证其抗病毒活性（表2）。
表2. Baricitinib用于治疗COVID-19的临床试验
2.4 AXL抑制剂
AXL是细胞表面的一种酪氨酸激酶，控制细胞复制、生长、分化和免疫。AXL抑制导致细胞因子信号传导-1 (SOCS1)和SOCS3蛋白的抑制因子减少，增加IFNγ表达，降低病毒复制。据报道，AXL抑制剂Gilteritinib（图5）在细胞试验中抑制SARS-CoV-2复制的IC50值为0.807 μM。
图5. AXL激酶抑制剂Gilteritinib对SARS-CoV-2的抑制的IC50 为 0.807 mM）
2.5 EGFR信号通路抑制剂
表皮生长因子受体（EGFR）是一种原型酪氨酸激酶（RTK）受体。奥希替尼被报道是SARS-CoV-2 S蛋白(EC50 3.98 μM) 的有效抑制剂（图8）。
图6. 奥希替尼（Osimertinib）
2.6 PI3K/Akt/mTOR通路抑制剂
Klann等证实PI3K抑制剂Pictilisib（IC50 2.58 μM）和PI3K/mTOR双重抑制剂Omipalisib（IC50 0.014 μM）可以抑制细胞中SARS-CoV-2病毒复制（图7）。另外，双重RAF/MEK抑制剂Sorafenib（IC50 4.85 μM）和RO5126766（IC50 0.6 μM）也可阻断病毒复制。此外，Lonafarnib、Everolimus、Miltefosine、Wortmannin、Rapamycin对SARS-CoV-2或MERS-CoV病毒也可能有抑制作用（图7）。
图7. 具有SARS-CoV-2或MERS-CoV抑制活性的PI3K/Akt/mTOR通路抑制剂
2.7 其他具有冠状病毒抑制作用的激酶抑制剂
除了上述激酶抑制剂，细胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK) 抑制剂、酪蛋白激酶2抑制剂也显示出一定的冠状病毒抑制活性（图8）。
图8. 其他具有冠状病毒抑制作用的激酶抑制剂
03
激酶通路抑制剂的开发
除了参与病毒生命周期，许多激酶还在冠状病毒感染的相关肺炎、炎症和纤维化等症状的进展中发挥作用。
研究认为，SARS-CoV-1 感染后，会抑制ACE2活性从而抑制产生血管紧张素 I（Ang1-7），进而会激活肺和心脏中的p38 MAPK通路导致炎症反应的表达增加（图9）。此外，p38 MAPK激活上调ADAM17，进一步减少ACE2 活性的供应。因此，平衡肾素-血管紧张素系统的ACE2抑制剂或ACE阻滞剂可能对COVID-19治疗有用。
图9. p38 MAPK 的作用，以及它与其他信号通路和炎性细胞因子的相互作用
除了p38 MAPK信号通路，JAK-STAT、糖原合酶激酶 3 (GSK-3) 的信号通路等也参与相关炎症反应。因此，靶向这些通路的抑制剂也可能对冠状病毒感染的治疗具有积极作用。
04
小结
研究表明，多种靶向激酶的抑制剂具有抗病毒活性。目前，已有Baricitinib等产品获批上市，还有多个潜力药物处于I-III 期临床研究中。然而，将这些激酶抑制剂用于治疗 COVID-19 时，还需要考虑其不良反应和药代动力学特性。
另外，联合治疗也许是一个趋势，在抗HIV等疾病的治疗中已显示出联合治疗的优势。因此，抗病毒药物（利巴韦林、利托那韦-洛匹那韦、瑞德西韦）与激酶抑制剂（舒尼替尼、厄洛替尼、索拉非尼、伊马替尼、gilteritinib、gilteritinib、osimertinib）或靶向病毒相关蛋白和与肺健康相关蛋白的激酶抑制剂联合使用或将有利于相关疾病的治疗。
参考文献
Pillaiyar, Thanigaimalai, and Stefan Laufer. "Kinases as Potential Therapeutic Targets for Anti-coronaviral Therapy." Journal of Medicinal Chemistry (2021).