流感病毒是一個(gè)難對(duì)付的目標(biāo),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(xì)胞生物學(xué)協(xié)會(huì)年會(huì)上,科學(xué)家們宣布了一個(gè)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(jì)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(xué)的研究人員不僅發(fā)現(xiàn)了一種新的流感藥物分子靶標(biāo),還發(fā)現(xiàn)了只對(duì)靶標(biāo)進(jìn)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(gè)新的靶標(biāo)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(gè)主要蛋白之一,可允許新復(fù)制的病毒被釋放入它們的宿主中。因?yàn)榇蠖鄶?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(gè)理想的藥物靶標(biāo)。
與大多數(shù)的分子成像或模型相比,新方法可對(duì)一種狀態(tài)下的病毒蛋白分子建模,從而使科學(xué)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(xué)家安德魯·麥卡蒙及其同事利用一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序,對(duì)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(jìn)行了模擬。研究人員將27個(gè)神經(jīng)氨酸酶構(gòu)象進(jìn)行排列后,發(fā)現(xiàn)它們都具有一個(gè)保持不變的結(jié)合點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)就可作為一個(gè)主要的抑制劑目標(biāo)。隨后,研究人員對(duì)已經(jīng)獲得FDA批準(zhǔn)的藥物庫進(jìn)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(dòng)一個(gè)巨型搜索算法以找到那些與神經(jīng)氨酸酶結(jié)合位點(diǎn)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(duì)抗H1N1流感病毒時(shí)要比現(xiàn)已批準(zhǔn)的抗病毒藥物具有更高的結(jié)合親和力。基于所有這15種化合物都具有一個(gè)單一的亞結(jié)構(gòu),研究人員開始在化學(xué)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(shí)驗(yàn)室中對(duì)其進(jìn)行對(duì)抗H1N1流感病毒的測試。
已知可對(duì)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(gè)與研究人員所發(fā)現(xiàn)的完全不同的結(jié)合位點(diǎn)。這種區(qū)別十分重要,特別是在甲型H1N1流感病毒對(duì)達(dá)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(gè)第二線的攻擊以在現(xiàn)有抗病毒藥物失效時(shí)使用。
加州大學(xué)圣迭戈分校超級(jí)計(jì)算中心的生物信息學(xué)家威爾弗雷德·李表示,該項(xiàng)技術(shù)在藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的使用尚不普及,因?yàn)槠湫枰馁M(fèi)巨量的計(jì)算時(shí)間,而且還相當(dāng)昂貴。不過,該項(xiàng)研究對(duì)建設(shè)更好的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施真正提出了迫切需求,這樣就能以這種方式對(duì)更多的蛋白質(zhì)開展研究。另外,該項(xiàng)研究也能用于開發(fā)新的更有效的抑制劑。