甲型流感病毒N2亚型神经氨酸酶耐药机制研究

Influenza A virus causes epidemics and pandemics, which severely impair public health. Two of the major pandemics of the last century were caused by N2 containing influenza viruses, H2N2 (Asian flu) and H3N2 (Hong Kong flu). Besides, H3N2 subtype is one of the major causative agents of severe epidemics. Nowadays, neuraminidase inhibitors (Oseltamivir and Zanamivir) are the most effective way to defeat influenza viruses. However, drug resistant mutations emerged after NAI used in clinical treatment, and some drug-resistant viruses were detected globally in untreated individuals. In subtype N2 viruses, mutation at E119V has been detected in oseltamivir-treated patients, and the level of oseltamivir resistance is much higher after combined with I222V. Moreover, the clinical case shows a novel Q136K mutant conferring zanamivir resistance. However, the mechanisms of the drug resistant mutations above are still unknown. In this study, we would like to focus on the molecular mechanism of the N2 drug resistance by solving structures. Our study may provide considerable novel insight into the development of next generation anti-influenza drugs and the prediction of the drug-resistant mutations in the emerging influenza viruses.

引发季节性流感和大流感的流感病毒中，携带有N2亚型神经氨酸酶（NA）的病毒占有很高比例。神经氨酸酶抑制剂（NAI）是迄今为止以结构为基础设计的最成功的抗病毒药物，Oseltamivir和Zanamivir是使用最广泛神经氨酸酶抑制剂。但是由于NAI的使用，耐药株频繁出现，导致现有抑制剂的使用面临瓶颈。阐明耐药的分子机理对于抑制剂改造和新型流感病毒耐药预测具有指导意义。E119V是N2亚型神经氨酸酶常见的耐Oseltamivir的突变，其与I222V突变具有协同作用，即E119V/I222V双突变对Oseltamivir具有更高抗性。而Q136K能够降低对Zanamivir的敏感度。但是针对N2亚型神经氨酸酶的耐药突变的分子机理仍未知。本项目旨在通过解析耐药突变的N2亚型神经氨酸酶结构及其与抑制剂的复合物结构阐明耐药机制，为针对耐药突变的抑制剂改造和新发流感临床用药提供理论指导。

季节性流感和流感大流行给人类健康带来巨大威胁。流感病毒是引发流感的元凶。以结构为基础设计的神经氨酸酶抑制剂（NAI）是迄今为止抵抗流感病毒最有效的药物。达菲（oseltamivir）和瑞乐沙（zanamivir）是临床上治疗流感感染的最常用的药物。但是随着NAI的使用，耐药株不断出现。阐明耐药的分子机制对于新型抑制剂研发和临床治疗具有重要的指导意义。.本项目阐明了2013年暴发的H7N9亚型流感病毒对四种NAI耐药的分子机制，并发现带有R292K突变的上海病毒株不能成为感染人的主流病毒的原因，这对于临床用药具有重要的指导意义。另外根据神经氨酸酶（NA）在病毒表面存在的四聚体形式设计的多价抑制剂（TZ12）可以有效的抑制野生型及带有耐药突变的H3N2亚型的季节性流感和H7N9亚型禽流感病毒的神经氨酸酶活性及病毒复制，而且与zanamivir相比，这种多价抑制剂对于感染H1N1亚型流感病毒的小鼠具有更好的保护作用。此外，通过对N2亚型神经氨酸酶耐药突变E119V和I222L及双突变的耐药机制的研究，在现有抑制剂oseltamivir和zanamivir的基础上进行改造，将两者的优势基团结合在一起合成了新型抑制剂MS-257，半数抑制实验结果显示该抑制剂对于带有E119V、I222L及E119V/I222L耐药突变的N2亚型神经氨酸酶具有比oselatmivir和zanamivir更好的抑制活性。本项目资助共发表SCI文章5篇，其中2篇为杂志封面文章，申请专利1项，培养中科院青年创新促进会人才1名，博士1名，超过预期，圆满完成项目设定的目标。