宿主因子DHODH及其抑制剂在流感病毒复制和炎症损伤中的作用机制研究

Dihydroorotate dehydrogenase (DHODH) catalyzes the fourth step in pyrimidine de novo synthesis, and DHODH inhibitors, which reduced pyrimidine nucleotide levels so as to curb excessive inflammatory response, are used in the clinical treatment of rheumatoid. Influenza A virus replication is also dependent on pyrimidine nucleotides in the host cell, and severe infection accompanies by excessive inflammatory and immunopathogenic damage. DHODH inhibitors were shown to inhibit replication of many viruses in vitro, including influenza virus, but the inhibitory effect and mechanisms of action in influenza infection in vivo are still unknown. Our previous research has developed a series of intellectual DHODH small molecule inhibitors with novel structure and low toxicity, and we prove that these inhibitors can protect influenza infected mice from immunopathogenic injury and death. In this project, we will take the advantage of these DHODH inhibitors and DHODH conditional knockout mice to verify that DHODH play a dual role in promoting virus replication and in hyperinducing inflammation. We will further characterize the immune cell type(s) which is responsible to cause inflammation injury in dependent of DHODH. The project in all will provide theory basis to use DHODH inhibitors as a dual functional drug in infection control and anti-inflammation.

二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）催化嘧啶从头合成途径中的第四步反应，抑制DHODH的活性可以降低嘧啶核苷酸的水平，从而抑制过度炎症反应，在临床上用于抗类风湿治疗。流感病毒复制也依赖宿主细胞内的嘧啶核苷酸,其造成的重症感染伴随有过度炎症引起的免疫损伤。DHODH抑制剂被证明可以在体外抑制包括流感病毒在内的多种病毒的复制，但在体内对流感病毒的抑制作用和作用机理仍然未知。我们的前期研究开发了一系列具有自主知识产权的针对DHODH结构新型、低毒的小分子抑制剂，并在流感病毒感染动物体内证明了其抑制重症感染导致的免疫损伤和小鼠死亡。在该项目中，我们将利用DHODH小分子抑制剂和DHODH条件性敲除小鼠，验证DHODH在促进病毒复制和引发过度炎症反应中的双重作用，找到依赖DHODH引发炎症损伤的免疫细胞类型，为将DHODH抑制剂发开成抗感染抗炎双效药物提供理论。

二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）催化嘧啶从头合成途径中的第四步反应，抑制DHODH的活性可以降低嘧啶核苷酸的水平，从而抑制过度炎症反应，在临床上广泛用于抗类风湿治疗。流感病毒复制也依赖宿主细胞内的嘧啶核苷酸，其造成的重症感染伴随有过度炎症引起的免疫损伤。DHODH抑制剂被证明可以在体外抑制包括流感病毒在内的多种病毒的复制，但在体内对流感病毒的抑制作用和作用机理仍然未知。本项目开发了一系列具有自主知识产权的DHODH结构新颖、高效低毒的小分子抑制剂，并在流感和新冠病毒感染的动物模型体内证明了其抑制重症感染和免疫损伤的双重作用。通过构建DHODH敲除细胞，验证了DHODH是RNA病毒快速复制所必须的宿主因子，对RNA基本元件尿嘧啶和胞嘧啶的合成起到决定性作用，是关键的抗病毒靶标。通过对最优候选化合物S312和S416药理毒理研究，证明其具有抗流感、新冠、寨卡、埃博拉等广谱抗病毒活性。由于其具有抗病毒抗炎双效作用，在流感和新冠感染的小鼠模型中能强烈抑制炎症因子风暴，在感染晚期抗病毒药效优于DAA类（病毒靶点）药物，是一种新概念HTA类（宿主靶点）抗病毒药物。项目成果还首次对已上市的DHODH抑制剂来氟米特在新冠病人中的进行了同情性用药应用，可显著缩短排毒时间，取得了积极的治疗效果。项目成果以通讯作者（含共同）在Cell Research，Protein & Cell，PLoS Pathogens，Vaccine，Virologica Sinica上发表了5篇研究论文，其中封面论文1篇，获得特刊专评1篇。以第一发明人等申请专利4项，并实现专利成果转让。项目负责人获得2019年国家自然科学基金优秀青年基金。