当导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒感染人体细胞时，它会通过抓住细胞现有的代谢机制迅速开始复制。受感染的细胞大量生产病毒基因组和蛋白质，同时停止自身资源的生产。来自布里格姆妇女医院(BWH)、麻省总医院(MGH)、麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学的研究人员，在感染病毒后不久就研究了培养细胞，现在对病毒吸收的代谢途径有了更多的了解。该研究结果发表在《自然通讯》杂志上，强调了甲氨蝶呤等药物的潜在治疗益处，它可以抑制叶酸和被病毒占据的单碳代谢途径。
“我们缺乏这个流行的一件事是可以口服药物,预防剂,之前有人住院,甚至在他们感染之前,“说通讯作者本杰明•辛BWH的传染病专家和准成员的传染病和微生物项目广泛。“单克隆抗体有很多希望，但需要静脉注射。阻断病毒赖以复制的代谢途径可能是早期治疗患者的新策略。”
为了确定目标的代谢途径，研究人员获得了病毒样本，并在位于布罗德研究所(Broad Institute)的生物安全三级实验室(BSL-3 laboratory)高度保护设施中进行培养。然后，他们与该研究所成员、Broad代谢项目的联席主任、MGH分子生物学家、资深合著者Vamsi Mootha的实验室合作，应用质谱方法识别健康细胞和受感染细胞消耗和产生的资源。他们在感染八小时后的“月食点”研究了被感染的细胞，此时病毒已经开始制造RNA和蛋白质，但还没有对宿主细胞的生长和生存产生严重影响。
通过分析这些细胞产生的氨基酸和数千种化学代谢物，研究人员观察到，受感染的细胞耗尽了葡萄糖和叶酸的储存。他们证明，SARS-CoV-2病毒将葡萄糖生产的基本成分转移到嘌呤碱基的组装上，而嘌呤碱基是制造大量病毒RNA所必需的。此外，他们发现用于代谢叶酸的单碳通道异常活跃，从而为病毒提供了更多的碳基，用于制造DNA和RNA的碱基。
甲氨蝶呤等抑制叶酸代谢的药物通常用于治疗关节炎等自身免疫性疾病，可能是COVID-19的候选者。目前，甲氨蝶呤正在被评估为一种治疗COVID-19晚期感染所伴随的炎症的药物，但研究人员建议，它在早期也可能有益。他们的研究还发现，当它与抗病毒药物瑞德西韦一起使用时，可以产生协同效应。然而，甲氨蝶呤的免疫抑制特性可能使其作为预防用药具有挑战性。研究人员需要确定如何在不显著损害患者自然免疫反应的情况下最大化药物的抗病毒效果。
尽管如此，Gewurz指出，口服抗病毒药物是COVID-19疗法库的重要补充，既可作为感染的即时治疗手段，也可防御新型变种病毒和其他冠状病毒。
Gewurz说:“我们希望最终能够找到一种方法，阻止病毒利用细胞的代谢途径复制自己，因为这可能限制病毒进化耐药性的能力。”“我们开始看到新的病毒变种，我们希望我们能走在这一步之前——在病毒有机会复制自身并对抗体产生耐药性之前治疗患者。”
这项研究得到了国家过敏和传染病研究所、国家癌症研究所、国家普通医学科学研究所、EMBO、巴罗斯·惠康医学科学职业奖、霍华德·休斯医学研究所和MassCPR的支持。
