《Scientific Reports》：Dual antiviral and anti-inflammatory effects of BAY 11-7082 in SARS-CoV-2 infection via inhibition of the canonical NF-κB signaling pathway
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为应对SARS-CoV-2变体不断涌现和COVID-19持续炎症的挑战，研究人员针对兼具抗病毒与抗炎双重功能药物的研发空白，开展了关于BAY 11-7082（BAY）的研究。研究表明，BAY可抑制SARS-CoV-2复制及病毒诱导的促炎细胞因子/趋化因子产生，其作用机制涉及与病毒NSP14潜在互作及抑制IKK-IκBα轴介导的NF-κB激活，对多种受关注的变体也有效。这为开发对抗SARS-CoV-2及其变体的双功能候选疗法提供了新思路。
新冠病毒(SARS-CoV-2)的阴影仍未完全散去，其不断涌现的新变体(Variants of Concern, VOCs)和部分感染者康复后持续的炎症并发症，构成了双重公共卫生挑战。一方面，病毒本身在不断“升级”，考验着现有疫苗和药物的防护效果；另一方面，过度的炎症反应，即所谓的“细胞因子风暴”，被认为是导致重症甚至死亡的关键病理机制。然而，在对抗新冠的“武器库”中，似乎还缺少一种能同时应对这两种威胁的“全能战士”。现有的抗病毒药物主要专注于抑制病毒复制，而抗炎治疗则着重于平息过度的免疫反应。如果能找到一种药物，既能精准打击病毒，又能有效控制其引发的炎症，无疑将为临床治疗提供更优的策略。但遗憾的是，尽管全球科研力量投入巨大，这种兼具双重功效的疗法至今仍未问世，这成为当前COVID-19治疗策略中一个亟待填补的空白。为了寻找这样的候选者，研究人员将目光投向了一个关键的细胞信号通路：核因子κB(Nuclear Factor-kappa B, NF-κB)。NF-κB是调控炎症反应的核心转录因子，许多病毒，包括SARS-CoV-2，都被发现能够激活它，从而促进大量促炎细胞因子和趋化因子的产生，加剧组织损伤。那么，是否存在一种化合物，能够通过靶向抑制新冠病毒对NF-κB通路的激活，从而一举两得，同时实现抗病毒和抗炎的效果呢？发表在《Scientific Reports》上的一项研究，为我们带来了一个充满希望的答案。
为了验证这个设想，研究人员开展了一系列严谨的实验。他们首先在细胞水平筛选和确认了候选化合物BAY 11-7082 (BAY)的双重活性。接着，通过时间进程实验定位了BAY抑制病毒复制的关键阶段。在机制探索上，他们采用了分子对接模拟来预测BAY与病毒蛋白的潜在相互作用，并通过蛋白质免疫印迹(Western Blot)等技术，在蛋白质水平检测了BAY对NF-κB信号通路关键分子状态的影响。最后，为了评估BAY应对病毒进化的潜力，他们还在细胞模型中测试了BAY对多种主要的SARS-CoV-2关切变体(VOCs)的抗病毒效果。
BAY 11-7082 (BAY)抑制SARS-CoV-2复制及病毒诱导的炎症因子产生
研究人员首先在细胞模型中发现，BAY能够有效抑制SARS-CoV-2病毒的复制，显著降低病毒滴度。同时，BAY还能强力抑制病毒 infection 所诱导的多种关键促炎细胞因子和趋化因子的产生，包括白细胞介素-6(Interleukin-6, IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)、C-X-C基序趋化因子1(C-X-C motif chemokine 1, CXCL1)和CXCL2。这表明BAY确实同时具备了抗病毒和抗炎的双重活性。
BAY主要在病毒进入后阶段发挥抗病毒作用
为了弄清BAY是在病毒感染的哪个环节发挥作用，研究人员设计了精细的时间进程实验。他们在病毒感染细胞的不同时间点（如感染前、感染时、感染后）加入BAY处理。结果表明，BAY在病毒感染后才加入，依然能有效抑制病毒复制，这说明它的主要抗病毒活性作用于病毒的“进入后”阶段，即病毒进入细胞之后的复制与组装等过程。
BAY与SARS-CoV-2 NSP14存在潜在相互作用并抑制经典NF-κB通路激活
那么，BAY是如何实现这种双重作用的呢？在机制层面，研究人员进行了深入探究。通过计算机分子对接模拟，他们发现BAY与SARS-CoV-2的非结构蛋白14(Non-structural Protein 14, NSP14)具有较高的结合亲和力，提示两者可能存在直接相互作用。NSP14是病毒的一种复制酶，具有校对功能，对病毒基因组复制的保真度至关重要。干扰NSP14的功能可能直接影响病毒的复制。另一方面，在NF-κB信号通路方面，BAY处理能够有效抑制由病毒感染引起的IκBα(Inhibitor of kappa B alpha)蛋白的磷酸化和随后的降解。IκBα是NF-κB的抑制蛋白，通常将NF-κB扣押在细胞质中。当上游信号激活IKK(IκB kinase)复合物后，IKK会磷酸化IκBα，导致其被泛素化降解，从而释放NF-κB进入细胞核启动炎症基因转录。BAY抑制IκBα的磷酸化降解，意味着它阻断了经典NF-κB通路激活的关键步骤。综合来看，BAY可能一方面通过与病毒NSP14互作来直接抑制病毒复制，另一方面通过抑制IKK-IκBα信号轴来阻止病毒触发的NF-κB激活和炎症风暴。
BAY对多种SARS-CoV-2关切变体(VOCs)具有抗病毒活性
病毒不断变异是抗病毒药物面临的主要挑战之一。为了评估BAY的抗病毒谱是否广泛，研究人员测试了它对多种当时流行的SARS-CoV-2 VOCs的抑制效果。令人振奋的是，BAY对这些变体均表现出了强大的抗病毒活性，说明其作用机制可能针对病毒复制中相对保守的环节，不易因病毒表面刺突蛋白(Spike protein)的突变而失效，这为其作为广谱抗新冠病毒药物的潜力提供了支持。
综上所述，本项研究系统阐明了化合物BAY 11-7082在对抗SARS-CoV-2感染中的双重角色与作用机制。研究得出结论，BAY是一种能同时抑制SARS-CoV-2复制和病毒诱导炎症反应的“双效”化合物。其抗病毒作用主要发生在病毒进入细胞之后，机制上可能涉及与病毒NSP14蛋白的相互作用。而其抗炎作用的核心在于，它能抑制病毒触发的IKK对IκBα的磷酸化及后续降解，从而有效阻断了经典NF-κB信号通路的激活，从源头上减少了促炎因子的过量产生。更重要的是，BAY对多种令人担忧的SARS-CoV-2变体同样有效。这些发现不仅为理解SARS-CoV-2与宿主免疫系统的相互作用提供了新的视角，更重要的是，它们强有力的支持了将BAY 11-7082进一步开发为一种针对COVID-19的、兼具抗病毒和抗炎双重功能的候选治疗药物的潜力。在病毒变异持续、部分患者面临长期炎症困扰的背景下，此类“一石二鸟”的治疗策略，或许能为终结疫情带来新的希望。
