Abl激酶抑制剂治疗新型冠状病毒肺炎的研究进展

王健男 王恺铖 白冲

海军军医大学长海医院呼吸与危重症医学科，上海200433

2020年3月11日，WHO宣布新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情构成全球大流行。目前COVID-19疫情已经累及全球222个国家和地区，截至2020年12月21日，全球确诊病例达到7511万例，死亡病例168万例，境外的发病人数仍呈上升态势[1]。该疾病在我国作为急性呼吸道传染病纳入乙类传染病并按照甲类传染病管理，患者以发热、干咳、乏力为主要表现，重症患者可出现呼吸困难和低氧血症，可进展为ARDS、多器官功能衰竭等。目前的治疗以对症支持为主，抗病毒治疗推荐试用α-干扰素雾化吸入、利巴韦林、洛匹那韦/利托那韦、磷酸氯喹、阿比多尔等，其他包括康复者恢复期血浆免疫治疗和短期糖皮质激素治疗等[2-4]，但目前仍缺乏特异性的有效抗病毒药物。

我国科学家将患者下呼吸道样本处理后接种到气道上皮细胞中，分离得到了新型冠状病毒[5]，即严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-Co V-2)。SARS-Co V-2是包膜正链RNA病毒，基因组27～32 kb，属于冠状病毒科，与严重急性呼吸综合征冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-Co V)和中东呼吸综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-Co V)的基因相似度分别为79%和50%[6]。冠状病毒进入细胞依赖于S蛋白结合细胞表面的血管紧张素转化酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE-2)受体和S蛋白被宿主的丝氨酸蛋白酶TMPRSS2水解[7]，病毒通过受体介导的内吞作用运输到晚期胞内体，病毒体黏附到胞内体膜，病毒核酸进入细胞质，而后进行基因组的复制和转录、蛋白质的翻译、病毒体的组装和胞吐作用释放[8-9]。其生命周期中的关键蛋白均可作为抗病毒研究的靶点。而在现有已上市药物中寻找到有效抗冠状病毒药物是控制疫情和提高临床救治效果的快速有效的手段。伊马替尼是一种Abl激酶抑制剂，临床上用于治疗白血病和胃肠间质肿瘤，研究表明伊马替尼等Abl激酶抑制剂具有良好的抗冠状病毒活性，是COVID-19的潜在治疗药物[10-11]。本文介绍Abl激酶及其抑制剂的一般特性和在COVID-19治疗中的潜在作用。

1 Abl激酶

Abl激酶属于非受体酪氨酸激酶家族，包括Abl-1(c-Abl)和Abl-2(在小鼠中为Abl和Arg)，调控多种生长发育和正常稳态的细胞进程，如神经系统和免疫系统的发育以及上皮形态形成，也参与炎症、肿瘤和其他病理生理过程，在病理状态下可出现异常的功能[12]。内源性Abl激酶的活性受到生长因子、趋化因子、DNA损伤、氧化应激、黏附受体、微生物病原体等各种刺激因素的高度调控[13]。Abl激酶被不同刺激激活后磷酸化靶蛋白、调节肌动蛋白和微管细胞骨架重组，从而影响细胞的形态发生、运动、黏附、极性，受体介导的内吞作用和细胞器运输。Abl激酶通过调控细胞膜表面受体的信号转导，参与不同环境下细胞存活、增殖和氧化应激[12]。

Abl激酶最初是在Abelson小鼠白血病病毒的研究中发现，后续研究表明人类t(9；22)染色体易位产生Ph染色体，BCR-ABL融合蛋白具有升高的酪氨酸激酶和转化活性，使细胞过度增殖，与慢性粒细胞白血病(chronic myeloid meukemia，CML)和急性淋巴细胞白血病的发生相关[14]。Abl激酶抑制剂伊马替尼是治疗CML和恶性胃肠道间质肿瘤的有效药物，于2001年在美国批准上市。Abl激酶的异常激活不仅与人类和小鼠的白血病有关，还在一些实体肿瘤、炎症性疾病和神经退行性疾病中发挥重要作用[12]。此外，越来越多的报道显示Abl激酶也在病原微生物感染哺乳动物细胞中发挥重要作用，病原体劫持并激活宿主细胞的Abl激酶，引起肌动蛋白细胞骨架重组和酪氨酸磷酸化病毒的效应蛋白，从而进入宿主细胞，存活、运动、释放[15]。应用Abl激酶抑制剂可能有效治疗白血病和实体肿瘤以外的疾病。

2 Abl激酶抑制剂对COVID-19的治疗作用

2.1 直接抗病毒作用 既往研究表明Abl激酶参与病毒感染的多种病理过程，如入侵和释放、基座形成、细胞内运动和细胞解离，Abl激酶抑制剂可以作用于不同病毒的不同生命周期，显著抑制多种病毒的感染、复制和释放，如埃博拉病毒、人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)、B组柯萨奇病毒、多瘤病毒、丙型肝炎病毒、登革热病毒等[15-22]。Abl激酶在冠状病毒感染宿主和病毒复制的过程中同样发挥重要作用，Abl激酶抑制剂(如伊马替尼)可以在体外抑制SARS-Co V和MERS-Co V病毒复制[10]。Coleman等[11]利用SARS-Co V、MERSCo V活病毒和假病毒感染Calu-3、MRC5和Vero E6细胞进行体外研究，发现伊马替尼剂量依赖性显著抑制病毒产量，如10μmol/L伊马替尼较对照组抑制MERS-Co V病毒产量50倍，25μmol/L伊马替尼可以抑制SARS-Co V总RNA水平1 000倍；并发现细胞感染的前4 h加入伊马替尼可以显著抑制病毒复制，感染后的5 h即病毒进入RNA复制开始后加入则抑制作用减弱，并且对病毒细胞内运输无影响。该研究证实发挥作用的具体机制为抑制病毒黏附到胞内体膜上，应防止病毒核酸进入宿主胞质和下一步的复制。伊马替尼可以同时抑制Abl1和Abl2，分别敲减细胞Abl1和Abl2发现，敲减Abl1后病毒复制无明显抑制，敲减Abl2显著抑制病毒复制，表明Abl2是冠状病毒复制所必须的。Sisk等[23]进一步研究了相关机制，用传染性支气管炎病毒作为研究冠状病毒的模型，伊马替尼或特异性Abl激酶抑制剂GNF2、GNF5处理感染的Vero细胞，检测病毒滴度较对照组降低90%～95%，免疫荧光显微镜下观察含S蛋白感染细胞数减少90%；伊马替尼还可以抑制S蛋白在细胞表面积聚引起的细胞间黏附融合。结果表明，Abl激酶抑制剂不影响病毒结合宿主细胞受体和S蛋白水解分裂过程，而是阻断冠状病毒S蛋白介导的膜黏附。具体机制可以总结为病毒与宿主细胞受体相互作用引起Abl激酶活性变化，磷酸化和激活下游靶点并引起肌动蛋白细胞骨架重组，使内体膜易于包膜病毒的黏附融合，病毒得以进入细胞，应用Abl激酶抑制剂可以阻断病毒的黏附和进入细胞，类似于膜融合抑制剂类抗病毒药物。Zhao等[24]使用了SARS-Co V-2 S蛋白作为包膜蛋白的假病毒和USA-WA1/2020病毒株，研究伊马替尼和asciminib对于ACE2+人Caco-2细胞SARS-Co V-2感染和复制的影响，结果表明在10μmol/L的药物浓度下，asciminib对病毒感染有中等抑制作用，二者在体外对于病毒复制均无明显抑制作用，故作者认为伊马替尼主要通过免疫调节作用对COVID-19发挥了潜在的治疗作用，而非通过直接抗病毒作用。综上所述，Abl激酶抑制剂对于多种冠状病毒的感染和复制均存在一定的抑制作用，但对于SARS-Co V-2的直接抗病毒作用及其具体机制仍需要进一步的细胞和动物模型的研究来证实。

2.2 修复和保护肺损伤 呼吸系统感染的治疗仍然受限于缺乏特异的抗病毒药物、细菌多重耐药和缺乏有效的细胞治疗靶点。肺上皮细胞是抵御病原体的第一道防线，直接预防或者修复上皮细胞损伤的药物将能够显著改善肺部感染患者的预后[25]。Khatri等[26]研究发现人肺上皮细胞损伤后Abl激酶表达上调；将肺炎小鼠模型条件敲除Abl1或应用Abl抑制剂尼罗替尼、GNF5，会导致损伤后远端气道SCGB1A1+SPC+的一类祖细胞大量增殖并动员到损伤的肺泡，显著增强Ⅰ型肺泡上皮细胞的再生，从而减少肺泡炎性渗出，促进感染后肺损伤的修复。也有研究指出Abl激酶抑制剂具有肺血管内皮细胞屏障保护作用，能够抑制脂多糖引起的炎性血管渗出，有望用于治疗急性肺损伤[27]。另外，在一些病例报告中，药物性肺炎患者伊马替尼治疗后肺功能得到改善，提示Abl激酶抑制剂可能有促进肺修复和再生的作用[28-30]。

2.3 免疫调节作用 干扰素是一类参与宿主防御病毒感染和免疫监视肿瘤的细胞因子。目前COVID-19的诊疗方案推荐试用α-干扰素雾化吸入抗病毒治疗[2]，干扰素作用于肺上皮细胞，能够诱导产生多种抗病毒蛋白，与其他抗病毒药物具有协同作用[31-32]。Katsoulidis等[33]报道造血细胞BCR-ABL融合基因会抑制干扰素介导的抗病毒作用和干扰素调控的基因表达。机制为BCR-ABL酪氨酸激酶活性异常升高，调控相关信号通路，抑制Ⅰ型干扰素依赖的Stat蛋白和p38MAPK的激活，从而导致具有抗病毒特性的一些基因的转录被抑制。干扰素预处理细胞可以对病毒引起的细胞病变起到保护作用，而在表达BCR-ABL的细胞中干扰素的抗病毒和细胞保护作用被明显抑制，这表明BCR-ABL降低了干扰素抗病毒能力。BCR-ABL通过双重抑制干扰素介导的信号通路，损坏机体免疫和促进恶性转化，而伊马替尼可以逆转这一作用[34]。伊马替尼能够抑制PDGFR、c-Kit和CSF1R信号通路，减少核因子κB、IL-6、TNF-α等前炎性因子释放及其引起的炎症反应和组织损伤，从而发挥免疫调节作用[14，35]。

2.4 临床有效性 Li等[36]的一项回顾性研究在2020年2月15日至4月10日期间，问卷调查了湖北省530例接受伊马替尼等Abl激酶抑制剂治疗的CML患者，COVID-19发病率为0.9%(5例)，高于正常人群中的COVID-19发病率0.1%，低于其他血液系统恶性肿瘤住院患者COVID-19发病率10%，但研究缺少进一步的随访和直接对照组。荷兰的一项前瞻性研究纳入148例接受Abl激酶抑制剂治疗的CML患者，及具有相似的年龄和地理分布的123例患者的成年家庭成员作为对照组，CML患者中仅1例(0.7%)SARS-Co V-2核酸检测阳性，其患病率与荷兰普通人群相似(0.3%)，对照组无阳性患者[37]。意大利的一项研究对来自47个CML治疗中心的6883例CML患者进行线上调查和随访，截至2020年4月中旬，仅12例(0.17%)确诊COVID-19，2例(0.29%)死亡，感染率低于意大利一般人群[38]。另一项研究中，接受Abl激酶抑制剂和糖皮质激素治疗的Ph染色体阳性急性淋巴细胞白血病患者人群在意大利COVID-19爆发高峰时期仍可以良好管控[39]。Morales-Ortega等[40]报道了1例发热、咳嗽为主要表现的COVID-19患者双氢氯喹、洛匹那韦及头孢曲松治疗12d无效，在考虑到伊马替尼的潜在治疗作用和暂无细菌感染证据的情况下，使用了常规剂量的伊马替尼，第3天患者发热消失，20d后肺部病灶消失。以上结果表明接受Abl激酶抑制剂治疗的CML患者中COVID-19感染率极低，伊马替尼等Abl激酶抑制剂可能对COVID-19患者具有潜在保护作用。多项关于伊马替尼对COVID-19的治疗作用的随机临床研究仍在进行之中[41]。

2.5 临床安全性 伊马替尼是长期应用于临床的药物，患者均耐受性较好。如果在有病毒疫区旅行史、暴露史的人群或确诊患者中短期应用，出现不良反应的可能性较小[42]。伊马替尼在临床应用中出现的感染相关并发症或口服伊马替尼的患者合并病毒感染的报道仍较少。在病例报道中，联合伊马替尼和“鸡尾酒疗法”治疗CML合并HIV感染的患者可以良好控制CML和HIV感染，随访过程中CML持续缓解，HIV病毒载量低于检测限度，CD4+细胞数稳定，患者能够长期生存[43]。在一项回顾性研究中，69例白血病患者接受达沙替尼治疗期间，51%出现过不同类型的感染，但多与粒细胞缺乏和使用糖皮质激素相关，而病毒感染较少见，仅占7%[44]。也有个别治疗过程中出现乙型肝炎病毒再激活的报道，所以治疗前和治疗过程中应当监测相关指标[42]。

3 总结

通过一系列防控和救治措施，我国境内COVID-19疫情基本得到控制，但境外确诊病例和死亡病例仍快速增多，目前仍然形势严峻。特效抗病毒药物和疫苗是抗击COVID-19疫情的理想手段。Abl激酶的异常激活在病毒感染和炎症中发挥重要作用，一系列研究表明Abl激酶抑制剂具有有效抗冠状病毒作用，并且能够促进肺上皮细胞损伤的再生和修复，调节干扰素的抗病毒作用。Abl激酶抑制剂如伊马替尼是临床上用于治疗CML的药物，具有较好的安全性，是理论上较为理想的治疗COVID-19的药物。伊马替尼对于COVID-19患者治疗作用的相关临床试验仍在进行中，其有效性和具体机制仍需要进一步研究。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突