纽约——在COVID-19大流行期间，科学家们一直致力于识别或开发针对病毒的药物，蛋白质-蛋白质相互作用研究已成为这方面工作的一个潜在工具。
通过这种方法，研究人员已经确定了几十种可能用于治疗COVID-19的潜在药物，虽然很少有药物进入了广泛的临床实践，但其中一些药物正处于临床试验的不同阶段。
更普遍地说，这些努力突出了蛋白质-蛋白质相互作用研究的潜力，为药物开发提供了信息，Nevan Krogan说。他是加州大学旧金山分校药学院定量生物科学研究所的主任，也是采用这种方法研究COVID-19潜在治疗靶点的几项研究的主要作者。
他说:“这是我们现在可以走的一条路。”他补充说，这种方法可能在COVID-19之外被证明是有用的。
克罗根说:“如果你在癌症中有一个突变的蛋白质，每个人都会瞄准它。”“也许它不是那么容易下药。但也许它与另一种可药物的蛋白质有关。概念上是一样的。”
他说:“我们以前一直在推动这一愿景。”但他指出，COVID-19的工作让人们对这一想法产生了大量新的关注。
从2000年4月开始自然研究，克罗根和来自世界各地的100多名研究人员发表了一篇论文系列的论文利用蛋白质相互作用数据和磷蛋白质组学来确定潜在的COVID-19药物靶点和药物再利用的候选药物。
在自然在这篇论文中，研究人员根据SARS-CoV-2的基因组，为其预计产生的29种蛋白质中的26种生成了蛋白表达质粒，并将这些质粒转染到人类HEK293T细胞中。蛋白表达后，他们溶解细胞，通过亲和纯化将病毒蛋白提取出来，然后用质谱法确定与病毒蛋白结合的人类蛋白。
然后，他们通过化学信息学和文献搜索寻找人类相互作用蛋白的配体，探索哪些分子可能破坏这些相互作用，确定了针对63种人类相互作用蛋白的69种制剂。
利用这些信息，研究人员进行了病毒分析，筛选了69个确定的化合物中的47个，以及另外28个独立于蛋白质相互作用实验确定的分子。
在这项工作中发现的比较有前途的候选药物中有左他替芬，这是一种转化起始因子eIF4A的抑制剂，制药公司Effector Therapeutics一直在研究它作为乳腺癌和肺癌的潜在治疗药物。今年7月，Effector与QBI合作启动Ib期临床试验，研究该药物在轻中度COVID-19门诊患者中的安全性和耐受性。该试验得到了美国国防高级研究计划局和国防卫生局500万美元的资助。
这项研究发现的另一种药物是plitidepsin，西班牙制药公司pharmacar销售的一种癌症候选药物，名为Aplidin，它可以抑制eEF1A蛋白，克罗根和他的合作者发现eEF1A蛋白与SARS-CoV-2蛋白相互作用。今年5月，pharmacar公布了一项II期试验的数据，该试验在患有轻、中度或重度COVID-19病例的住院患者中进行，在这些患者中，该药达到了安全终点，并显示出一定的临床疗效，特别是在中度疾病患者中。
今年2月，该公司启动了一项三期试验，研究该药物对中度感染住院患者的疗效。该试验的目的是在12个国家的试验点登记约600名患者，并将两种剂量水平的plitidepsin治疗与每个国家的护理标准进行比较。
研究人员还发现羟氯喹是一种潜在的药物。这种药物一直是被研究最广泛的COVID-19潜在疗法之一，也是备受争议的话题，但涉及数千名患者的临床试验发现，它在预防感染或治疗感染患者方面几乎或没有效果。
其他几个小组也发表了研究，使用蛋白质-蛋白质相互作用研究结合其他技术来确定治疗COVID-19的潜在靶点和药物。2021年4月,一个团队该研究由慕尼黑工业大学和马克斯·普朗克生物化学研究所的研究人员领导看着SARS-CoV-2蛋白质组以及其蛋白质如何影响宿主蛋白质组，包括测量一系列翻译后修饰。利用亲和纯化质谱技术，该团队发现了宿主蛋白与SARS-CoV-2和SARS-CoV蛋白之间的1801种相互作用。在他们确定的最有前途的候选药物中，有FLT3/AXL抑制剂吉特替尼、AKT抑制剂伊帕沙替尼以及基质金属蛋白酶抑制剂普林奥司他和马里司他，但根据对clinicaltrials.gov的搜索，这些药物目前都没有进入治疗COVID-19的临床试验。
今年10月，赫尔辛基大学的研究人员领导的一个团队发表了一份sars - cov -2宿主蛋白质相互作用的报告研究在分子系统生物学使用亲和纯化质谱和生物id接近标记方法来绘制病毒和宿主蛋白质之间的相互作用。作者还观察了所谓的宿主“枢纽”蛋白质，它们与病毒诱饵蛋白质和宿主诱饵蛋白质都有相互作用，确定了693种这样的蛋白质。利用这些数据，他们确定了针对15种蛋白质的59种药物，这些药物可能被用作COVID-19的治疗药物。
“这项研究的基本优势是真正的基础生物学和确定宿主和病毒蛋白质之间的关键相互作用，然后从这开始，真正的功能是什么，确定可能的靶点，然后看看我们是否能找到针对这些目标的现有药物，”赫尔辛基大学的小组组长Markku Varjosalo说，他是这篇论文的资深作者。
他说，他预计这种方法不会确定一种药物本身将被证明是一种非常有效的COVID-19疗法，但通过研究多个靶点，它可以帮助开发破坏多种病毒过程的联合疗法。
Varjosalo和他的同事使用了一种在体外对他们在研究中确定的59种可能有用的药物中的10种进行了药物筛选，发现其中6种——黄芩苷、甲氨蝶呤、瓜地他滨、PX478、米西瑞宾和BMS-863233——显示出抗sars - cov -2的活性。其中，甲氨蝶呤目前正在巴西的两项临床试验中进行研究，以观察该药物治疗轻、重度COVID-19病例的有效性。
当然，从目前用于抗击COVID-19的少量有效抗病毒药物可以看出，使用通过此类工作确定的制剂并证明它们对患者有效是一个具有挑战性的过程。
“人体系统是非常复杂的，”Varjosalo说，他指出，即使一种化合物显示出了希望在体外由于与体内其他分子的相互作用或无法访问等因素，它在实际患者中可能无效在活的有机体内目标蛋白质。
他说:“你真的需要大量的数据，成千上万的患者，才能清楚地了解一种(药物)是否有益。”不过，蛋白质相互作用的研究提供了一种更快速地确定广泛的良好候选药物的方法。
Varjosalo说:“当你知道寻找目标的搜索空间以及针对这些目标的药物时，这是有帮助的。”“通过同样的过程，你可以学到很多基本的生物学知识。很高兴这样的研究越来越多，这样我们就可以知道什么是背景，什么是真实的，以及什么是高置信度的相互作用。”