基于壳聚糖衍生物的合成硫酸乙酰肝素类似物展现广谱抗病毒活性

为应对病毒感染难题，研究人员筛选壳聚糖硫酸酯衍生物，发现化合物 17 具广谱抗病毒活性，意义重大。

　　# 新型壳聚糖衍生物：抗病毒的新希望
在病毒肆虐的当下，病毒感染给全球带来了沉重的负担。新冠疫情的爆发，让世界陷入了前所未有的困境，经济停摆、社会秩序混乱，人们的生活受到了极大的影响。这一全球性的危机，凸显出我们在应对病毒感染时的脆弱，也让人们深刻意识到，现有的预防和治疗手段远远不够。

目前，疫苗是对抗病毒感染的重要武器，但它的局限性也很明显。疫苗并非对所有病毒都有效，而且在一些特殊人群中，如免疫功能低下者、老年人和新生儿，疫苗的效果往往不尽如人意。单克隆抗体等生物制剂虽然也能用于治疗病毒感染，但其高昂的生产和使用成本，限制了它们在大规模人群中的应用。此外，病毒的不断变异，使得这些高度特异性的抗体很容易失效。抗病毒化合物虽然在某些病毒的治疗中发挥了作用，但耐药性问题又成为了新的挑战。

在这样的背景下，西班牙的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在病毒感染过程中的一个关键环节 —— 病毒进入细胞的机制上。许多病毒在进入细胞前，会与宿主细胞膜上的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPGs）结合，这一过程为开发广谱抗病毒药物提供了潜在的靶点。研究人员推测，如果能够找到一种物质，模拟硫酸乙酰肝素（HS）的作用，阻断病毒与细胞的结合，或许就能有效抑制病毒感染。

基于这个思路，研究人员对一系列功能化的壳聚糖硫酸酯进行了筛选，这些化合物能够模拟细胞膜上的硫酸乙酰肝素。他们重点研究了这些化合物对 SARS-CoV-2 和呼吸道合胞病毒（RSV）进入细胞的抑制作用。经过不懈努力，他们发现了一种具有长烃链的壳聚糖硫酸酯（N - 油酰基衍生物，化合物 17），它展现出了对多种 SARS-CoV-2 和 RSV 毒株的广谱抗病毒活性。相关研究成果发表在《Communications Biology》上。

为了开展这项研究，研究人员采用了多种关键技术方法。在化合物合成方面，以不同分子量和乙酰化程度的壳聚糖为原料，通过化学修饰合成目标化合物，并利用核磁共振（NMR）和红外光谱（IR）等技术进行结构表征。在抗病毒活性检测上，运用假型水泡性口炎病毒（VSV）实验、细胞病变效应（CPE）实验等多种体外实验方法，评估化合物对病毒感染的抑制效果。同时，构建动物模型，进行体内抗病毒和抗炎活性研究。此外，借助表面等离子共振（SPR）技术分析化合物与病毒蛋白的结合情况。

研究结果如下：

• 合成壳聚糖衍生物：合成了多种具有不同结构的壳聚糖衍生物，其结构通过特定的代码 Mw-mX-nY-N,O-Z 表示，合成过程遵循已有的方法。
• 壳聚糖衍生物的抗病毒活性：通过 VSV 实验评估，发现含油酰基的壳聚糖硫酸酯化合物（如化合物 12 - 19）对 VSV-S_wh进入细胞有抑制作用，效果与或优于天然来源的硫酸化多糖。在 RSV 感染实验中，这些衍生物在 Vero 和 A549 细胞系中，相较于对照组，能使感染减少 > 95%，且大多数化合物毒性极小。
• 化合物 17 的广谱抗病毒活性：化合物 17 对真实的 SARS-CoV-2 感染有抑制作用，在 A549-ACE2 和 VeroE6-TMPRSS2 细胞中，分别能使病毒产生减少 82.3±16.4% 和 95.9±1.53%。它对不同的 SARS-CoV-2 奥密克戎变异株（BA1、BA2、BA4.5）和多种 RSV 毒株（包括不同实验室菌株和临床分离株）的感染都有抑制作用，还能抑制辛德毕斯病毒感染，IC₅₀为 1.23±0.29 μg/mL。
• 化合物 17 的作用机制：表面等离子共振实验表明，化合物 17 与 SARS-CoV-2 的 S 蛋白的 S1 亚基（包含 RBD）具有较高的结合亲和力。热转移实验和电子显微镜观察显示，化合物 17 能破坏 S 蛋白的结构。时间添加实验证实，化合物 17 在感染过程中发挥作用，影响 RSV 进入细胞，且其对 RSV 感染性的影响不易逆转，可能是由于糖蛋白错误折叠。
• 化合物 17 的毒理学评估和生物分布：体内实验显示，化合物 17 在高达 100 mg/kg 的剂量下，多次给药无明显不良反应。生物分布研究表明，鼻内给药后，大部分化合物在 48 小时内从体内排出，主要通过胃肠道消除。
• 化合物 17 的体内抗病毒和抗炎活性：在感染 SARS-CoV-2 的小鼠模型中，化合物 17 能显著降低肺部病毒载量，高剂量（24 mg/kg）预处理可使病毒载量降低 > 6-log，低剂量（12 mg/kg）预处理或感染后给药也能有效降低病毒载量。同时，它还能减少促炎细胞因子 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 的表达。在 RSV 感染的小鼠模型中，化合物 17 同样能降低肺部病毒载量。

研究结论和讨论部分指出，这项研究意义重大。化合物 17 作为一种有前景的广谱抗病毒化合物，不仅能有效抑制 SARS-CoV-2 和 RSV 的复制，还能减轻炎症反应。其良好的耐受性和较低的全身毒性风险，使其有望作为一种简单的鼻喷雾剂进行预防性使用。然而，研究也发现化合物 17 会延长活化部分凝血活酶时间（APTT），这可能会影响凝血过程，在进一步开发和应用中需要加以考虑。总体而言，该研究为抗病毒药物的研发开辟了新的方向，为未来应对病毒感染提供了新的希望。