由DESY領導的研究團隊在X射線篩查中測試瞭近6000種已知的活性物質，這些物質已經存在，可在短時間內治療其他疾病。科學傢們今日在《科學》在線版上發表的文章中稱，他們在測量瞭約7000個樣本後，能夠識別出共37種能跟SARS-CoV-2病毒的主要蛋白酶(Mpro)結合的物質。這些物質中有七種可以抑制蛋白質的活性從而減慢病毒的增殖速度。並且其中有兩種非常有前景，目前正在進行進一步的臨床前研究。這種藥物篩選--可能是同類中規模最大的--還發現瞭病毒主要蛋白酶上的一個新的結合位點。
跟幫助健康人抵禦病毒的疫苗不同，藥物研究正在尋找減緩或阻止病毒在已感染者體內繁殖的藥物。病毒不能自己繁殖，相反，它們需要將自己的遺傳物質引入宿主的細胞中才能讓其產生新的病毒。病毒的主要蛋白酶等蛋白質在這一過程中起著重要作用。蛋白酶將宿主細胞根據病毒遺傳物質藍圖產生的蛋白質鏈切成病毒復制所必需的更小部分。如果主蛋白酶被阻斷，那麼循環就可能被中斷，病毒就不能再繁殖，感染就被擊敗瞭。
DESY的PETRA III研究光源的Beamline P11專門從事結構生物學研究。在這裡，蛋白質的三維結構可以以原子精度得到成像。由DESY物理學傢Alke Meents領導的研究小組利用這種特殊的能力檢測瞭數千種活性物質以此來看看它們是否以及如何“對接”到主要的蛋白酶上--這是阻斷它的第一個重要步驟。由於這些活性物質已經被批準用於人類治療或目前正在進行測試，因此，用於抗擊SARS-CoV-2的合適候選藥物可以更快地用於臨床試驗，這能夠節省數月或數年的藥物研發時間。
在光束線上的機器人設備在約3分鐘內完成瞭7000多次測量。研究團隊在自動數據分析的幫助下快速地把小麥從谷殼中分離出來。“使用一種高通量的方法，我們總共找到瞭37種跟主要蛋白酶結合的活性物質，”發起這項實驗的Meents說道。
來自MPSD國際馬克斯普朗克研究學院的研究合著者Lourdu Xavier對這一過程如此描述：“具有挑戰性的部分是用單晶篩選方法篩選出6000多種藥物。它要求數十人連續幾周24小時工作、培育晶體、用藥物浸泡、捕捉、冷凍晶體並將其裝入機器人工作站進行X射線掃描。這是一場馬拉松兼接力賽。這是一個瞭不起的團隊的努力，我很高興我們找到瞭一些藥物。
“隨著這些令人興奮的結果進入臨床前試驗，我們也具備瞭充分的條件以利用XFEL脈沖對變構藥物結合機制的室溫動力學展開更深入的瞭解，另外還將利用XFEL脈沖在短時間內獲得數百萬衍射圖案。”
之後，Bernhard Nocht熱帶醫學研究所的研究人員對這些活性物質是否能抑制甚至阻止細胞培養中的病毒復制以及它們跟宿主細胞的相容性如何進行瞭研究。這項工作將合適的活性物質減少到瞭7種，其中兩種尤為突出。“活性物質Calpeptin和Pelitinib明顯表現出瞭最高的抗病毒能力和良好的細胞相容性。因此，我們的合作夥伴已經開始對這兩種物質進行臨床前研究，”DESY研究人員Sebastian Günther說道。
在使用蛋白質晶體學進行藥物篩選時，研究人員並沒有像通常那樣檢查潛在藥物的片段，反之，他們檢查瞭完整的藥物分子。然而在這個過程中，由100多名科學傢組成的團隊也發現瞭一些完全意想不到的東西：他們在主要蛋白酶上發現瞭一個此前完全未知的結合位點。
“即使這兩種最有希望的候選藥物沒有進入臨床試驗，跟主要蛋白酶結合的37種物質也會為基於它們的藥物開發形成一個有價值的數據庫，”DESY研究人員、該出版物的合著者Patrick Reinke表示。
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