流感病毒是一個難對付的目標,它能不斷變異以逃避免疫系統(tǒng)和抗病毒藥物的攻擊。不過,在近日于圣地亞哥舉行的美國細胞生物學協(xié)會年會上,科學家們宣布了一個抗擊諸如甲型H1N1流感和H5N1型禽流感等流感的新方法。
這種方法主要是利用大規(guī)模的計算能力來模擬以前從未見過的一種病毒的構(gòu)象。使用該種方法,加州大學的研究人員不僅發(fā)現(xiàn)了一種新的流感藥物分子靶標,還發(fā)現(xiàn)了只對靶標進行精確攻擊的藥物,這些藥物均已通過了美國食品和藥物管理局的審查。
這個新的靶標是一種被稱為神經(jīng)氨酸苷酶的單一大型蛋白。這種蛋白是存在于流感病毒表面的兩個主要蛋白之一,可允許新復制的病毒被釋放入它們的宿主中。因為大多數(shù)流行的感冒病毒共享有相同的神經(jīng)氨酸酶亞型(N1),所以該蛋白是一個理想的藥物靶標。
與大多數(shù)的分子成像或模型相比,新方法可對一種狀態(tài)下的病毒蛋白分子建模,從而使科學家們更好地理解蛋白的行為,甚至揭示出罕見的病毒構(gòu)象。
生物化學家安德魯·麥卡蒙及其同事利用一個復雜的計算機程序,對H1N1流感病毒的易變神經(jīng)氨酸酶蛋白的所有可能構(gòu)象進行了模擬。研究人員將27個神經(jīng)氨酸酶構(gòu)象進行排列后,發(fā)現(xiàn)它們都具有一個保持不變的結(jié)合點,這個點就可作為一個主要的抑制劑目標。隨后,研究人員對已經(jīng)獲得FDA批準的藥物庫進行了檢視,將這些藥物分子模型分解成小片段后,研究人員啟動一個巨型搜索算法以找到那些與神經(jīng)氨酸酶結(jié)合位點具有最佳親和力的分子。
研究人員發(fā)現(xiàn),有15種化合物在對抗H1N1流感病毒時要比現(xiàn)已批準的抗病毒藥物具有更高的結(jié)合親和力?;谒羞@15種化合物都具有一個單一的亞結(jié)構(gòu),研究人員開始在化學和藥物公司正在生產(chǎn)的化合物中尋找含有這些亞結(jié)構(gòu)的分子。目前,他們已找到6種這樣的化合物,并在澳大利亞的實驗室中對其進行對抗H1N1流感病毒的測試。
已知可對抗病毒藥物產(chǎn)生抗性的流感病毒變異似乎發(fā)生在一個與研究人員所發(fā)現(xiàn)的完全不同的結(jié)合位點。這種區(qū)別十分重要,特別是在甲型H1N1流感病毒對達菲產(chǎn)生抗藥性案例不斷增加的情形下。如果研究人員發(fā)現(xiàn)的6種分子中的任何一種被證明是成功的,由此產(chǎn)生的藥物就能提供一個第二線的攻擊以在現(xiàn)有抗病毒藥物失效時使用。
加州大學圣迭戈分校超級計算中心的生物信息學家威爾弗雷德·李表示,該項技術(shù)在藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的使用尚不普及,因為其需要耗費巨量的計算時間,而且還相當昂貴。不過,該項研究對建設更好的計算機基礎(chǔ)設施真正提出了迫切需求,這樣就能以這種方式對更多的蛋白質(zhì)開展研究。另外,該項研究也能用于開發(fā)新的更有效的抑制劑。