人类冠状病毒(HCoV),包括严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)、中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)和2019年新型冠状病毒(2019-nCoV),以高发病率和高死亡率引起全球流行。但是,目前没有针对2019-nCoV的有效药物。与从头进行药物发现相比,重新利用现有药物是一种有效的药物发现策略,它可以缩短时间并降低成本。
美国克利夫兰诊所的研究人员提出了一种整合的抗病毒药物再利用方法,其执行了一个基于系统药理学的网络药物平台,从而量化了HCoV-宿主相互作用组与人类蛋白质-蛋白质相互作用网络中药物靶标之间的相互作用。
对15个HCoV全基因组的系统进化分析显示,在其他六种已知的致病性HCoV中,2019-nCoV与SARS-CoV的核苷酸序列同一性最高(79.7%)。具体而言,2019-nCoV的包膜蛋白和核衣壳蛋白是两个进化保守区域,与SARS-CoV相比,其序列同一性分别为96%和89.6%。使用药物靶标的网络邻近分析和人类蛋白质-蛋白质相互作用组中已知的HCoV-宿主相互作用,研究人员计算确定了135种潜在可重用的药物,可被用于预防和治疗HCoV。此外,研究人员对16种潜在的抗HCoV可重复利用药物(包括褪黑素、巯基嘌呤和西罗莫司)进行了优先排序,并通过药物-基因特征和HCoV在人类细胞系中引起的转录组学数据的富集分析来进一步验证。最后,研究人员展示了通过Complementary Exposure模式获得了三种潜在药物组合(包括西罗莫司+放线菌素、巯基嘌呤+褪黑素、以及托瑞米芬+大黄素):这些药物的靶标均在HCoV-宿主子网络中,但在人类蛋白质-蛋白质互作网络中却分别靶向了不同的对象。
总而言之,这项研究提供了基于网络的强大方法,可以快速识别候选可重复使用的药物和潜在的药物组合,以用于以后的HCoV临床试验。