以下文章經 The Conversation許可轉載，The Conversation是一家報道最新研究的線上出版物。
為什麼我們沒有藥物來治療 COVID-19，開發藥物需要多長時間？
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SARS-CoV-2——引起 COVID-19 疾病的冠狀病毒——是全新的，並以一種新穎的方式攻擊細胞。每種病毒都不同，用於治療它們的藥物也不同。這就是為什麼沒有現成的藥物來應對僅在幾個月前出現的新型冠狀病毒。
作為一名研究病毒感染期間細胞如何受到影響的系統生物學家，我對第二個問題特別感興趣。尋找脆弱點和 開發治療疾病的藥物通常需要數年時間。但新型冠狀病毒並沒有給世界這樣的時間。隨著世界大部分地區處於封鎖狀態，以及 數百萬人死亡的陰影，研究人員需要更快地找到有效的藥物。
這種情況給我和我的同事們帶來了千載難逢的挑戰和機遇：幫助解決 SARS-CoV-2 全球大流行造成的巨大公共衛生和經濟危機。
面對這場危機，我們在加州大學舊金山分校定量生物科學研究所 (QBI) 組建了一個團隊，以發現病毒如何攻擊細胞。但我們沒有試圖根據這些資訊創造一種新藥，而是首先看看今天是否有任何可用的藥物可以破壞這些途徑並對抗冠狀病毒。到目前為止，我們已經確定了 27 種 FDA 批准的藥物，我們希望這將縮小和加速搜尋範圍。
由 22 個實驗室組成的團隊，我們將其命名為 QCRG，正在以驚人的速度工作——實際上是全天候輪班——每週七天。我可以想象這感覺就像在二戰期間參與 像恩尼格瑪密碼破譯小組這樣的戰時努力，我們的團隊也同樣希望通過了解敵人的內部運作來解除敵人的武裝。
隱秘的對手
與人類細胞相比，病毒 很小且無法自行繁殖。 冠狀病毒約有 30 種蛋白質，而人類細胞則有超過 20,000 種。
為了繞過這套有限的工具，病毒巧妙地將人體反過來對付自身。進入人體細胞的途徑通常會阻止外部入侵者，但冠狀病毒利用自身的蛋白質作為鑰匙來開啟這些“鎖”並進入人體細胞。
一旦進入細胞內部，病毒就會與細胞正常功能所需的蛋白質結合，實際上是 劫持細胞並將其變成冠狀病毒工廠。隨著受感染細胞的資源和機制被改造以生產成千上萬的病毒，細胞開始死亡。
肺細胞尤其容易受到攻擊，因為它們表達大量 SARS-CoV-2 用於進入的“鎖”蛋白。大量人體肺細胞死亡會導致與 COVID-19 相關的呼吸道症狀。
有兩種方法可以反擊。首先，藥物可以攻擊病毒自身的蛋白質，阻止它們執行諸如進入細胞或在進入細胞後複製其遺傳物質等任務。這正是 瑞德西韋——一種目前正在進行 COVID-19 臨床試驗的藥物——的工作原理。
這種方法的一個問題是病毒會隨著時間推移而突變和改變。未來，冠狀病毒可能會以使瑞德西韋等藥物失效的方式進化。藥物和病毒之間的這種軍備競賽是 您每年都需要接種新的流感疫苗的原因。
或者，藥物可以透過阻止病毒蛋白與它需要的人類蛋白相互作用來發揮作用。這種方法——本質上是保護宿主機制——比停用病毒本身具有很大的優勢，因為人類細胞不會變化得那麼快。一旦您找到一種好藥，它應該會持續有效。這是我們團隊正在採取的方法。它也可能對其他新出現的病毒有效。
瞭解敵人的計劃
我們小組需要做的第一件事是確定冠狀病毒賴以繁殖的細胞工廠的每個部分。我們需要找出病毒劫持了哪些蛋白質。
為了做到這一點，我實驗室 的一個團隊在人類細胞內部進行了一次分子釣魚探險。他們沒有使用魚鉤上的蠕蟲，而是使用了 附有微小化學標籤的病毒蛋白——稱為“誘餌”。我們將這些誘餌放入實驗室培養的人類細胞中，然後將它們拉出來，看看我們捕獲了什麼。任何粘住的東西都是病毒在感染期間劫持的人類蛋白質。
到 3 月 2 日，我們獲得了一份冠狀病毒賴以生存的人類蛋白質的部分清單。這些是我們能夠使用的第一個線索。一位團隊成員向我們小組傳送了一條訊息：“第一次迭代，只有 3 個誘餌……接下來 5 個誘餌即將到來。”戰鬥開始了。
反擊
一旦我們獲得了病毒生存所需的分子靶點清單，團隊成員便競相識別可能與這些靶點結合並阻止病毒利用它們進行復制的已知化合物。如果一種化合物可以阻止病毒在人體內複製自身，感染就會停止。但是，您不能隨意干擾細胞過程而不會對身體造成潛在危害。我們的團隊需要確保我們識別出的化合物對人體安全且無毒。
傳統的做法是 進行多年的臨床前研究和耗資數百萬美元的臨床試驗。但是，有一種快速且基本上免費的方法可以繞過這一點：檢視 20,000 種已獲得 FDA 批准且已經過安全性測試的藥物。也許這份龐大的清單中有一種藥物可以對抗冠狀病毒。
我們 的化學家 使用了一個龐大的資料庫，將批准的藥物及其相互作用的蛋白質與我們列表中的蛋白質進行匹配。他們上週發現了 10 種候選藥物。例如，其中一個命中目標是一種名為 JQ1 的癌症藥物。雖然我們無法預測這種藥物可能對病毒產生何種影響，但它很有可能發揮作用。透過測試，我們將知道這種作用是否有助於患者。
面對 全球邊境關閉的威脅，我們立即將這 10 種藥物的箱子運送到了世界上少數幾個使用活冠狀病毒樣本的實驗室：巴黎巴斯德研究所的兩個實驗室 和 紐約西奈山醫院。到 3 月 13 日，這些藥物正在細胞中進行測試，以檢視它們是否能阻止病毒繁殖。
來自戰場的訊息
我們的團隊很快將從我們在西奈山醫院和巴斯德研究所的合作者那裡瞭解到，這前 10 種藥物中的任何一種是否對 SARS-CoV-2 感染有效。與此同時，該團隊繼續使用病毒誘餌進行釣魚。到目前為止，我們已經發現了 332 種冠狀病毒共同選擇的人類蛋白質，並且有藥物與其中 66 種蛋白質相互作用。我們於 3 月 22 日釋出了我們工作的成果，該成果尚未經過同行評審，希望世界各地的實驗室可以開始測試這些藥物並儘快找到治療方法。
好訊息是，到目前為止，我們的團隊已經發現了 50 種現有藥物，可以與我們已經確定的人類蛋白質結合。這個龐大的數字讓我充滿希望，我們能夠找到治療 COVID-19 的藥物。如果我們找到一種甚至可以減緩病毒進展的已批准藥物，醫生應該能夠開始將其快速提供給患者並挽救生命。
本文最初發表於 The Conversation。閱讀 原文。
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編者注（2020 年 3 月 23 日）：我們的合作伙伴 The Conversation 在作者及其同事釋出預印本研究後更新了此報道。