DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014051
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41811867
تاريخ النشر: 2026-03-11
المؤلف: Zhengyu Ye وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحوث حول العدوى الفيروسية وعلم المناعة
نظرة عامة
تعتبر الفيروسات المعوية، التي تنتمي إلى عائلة بيكورنافيريداي، مسؤولة عن مرض اليد والقدم والفم (HFMD)، ومشاكل تنفسية، ومضاعفات عصبية شديدة لدى الأطفال. إن عدم وجود حماية متبادلة بين أنواع الفيروسات المعوية المختلفة يستدعي تطوير أدوية مضادة للفيروسات واسعة الطيف. إن البروتيناز الفيروسي 3C (3C pro)، الذي يعد حيوياً لمعالجة البوليمر، هو هدف علاجي موثق. ومن الجدير بالذكر أن 3C pro يشترك في خصائص هيكلية وتحفيزية محفوظة مع البروتيناز الرئيسي لفيروس كورونا (M pro)، مما يشير إلى إمكانية إعادة استخدام المثبطات. في هذه الدراسة، تم تحديد مثبط في المرحلة السريرية لـ M pro، وهو بوفوترليفير، كمثبط قوي للفيروس المعوي A71 (EV71) 3C pro، حيث أظهر نشاطًا مضادًا للفيروسات بنطاق نانومولاري عبر خطوط خلوية مختلفة وفعالية واسعة الطيف ضد عدة فيروسات معوية، بما في ذلك فيروس كوكساكي B5 وفيروس إيكو 11.
في نماذج الفئران حديثة الولادة المصابة بـ EV71، أدى الإعطاء داخل الصفاق لبوفوترليفير إلى تقليل كبير في الأحمال الفيروسية في الدماغ، والحبل الشوكي، والعضلات، وتخفيف الأعراض السريرية، وكبح الالتهاب النسيجي. كما أن الإعطاء عن طريق الفم قدم فوائد علاجية ضد كل من EV71 وفيروس كوكساكي A16 (CA16). أظهرت التحليلات البلورية أن بوفوترليفير يرتبط بالشق المحفوظ لربط الركيزة لـ EV71 3C pro، مما يوضح آلية عمله. هذه النتائج تضع بوفوترليفير كمرشح واعد كمثبط 3C pro ببتيدوميمتيك واسع الطيف مع فعالية قوية ضد الفيروسات، مما يبرز إمكانيته لإعادة الاستخدام كعلاج مضاد للفيروسات فعال عن طريق الفم للعدوى الفيروسية المعوية.
مقدمة
تعتبر الفيروسات المعوية (EVs)، وهي جنس ضمن عائلة بيكورنافيريداي، فيروسات غير مغلفة، ذات حس إيجابي، أحادية السلسلة من RNA، تشمل مسببات أمراض بشرية هامة مثل فيروس شلل الأطفال، وفيروس كوكساكي، والفيروس المعوي-A71 (EV71). يُعتبر EV71 وفيروس كوكساكي A16 بارزين بشكل خاص في التسبب بمرض اليد والقدم والفم (HFMD) لدى الأطفال، حيث يرتبط EV71 بمضاعفات عصبية شديدة. بينما تكون معظم عدوى EV ذاتية الحد، فإن انتشارها والاحتمالية الكبيرة لشدة هذه العدوى يبرز الحاجة الملحة لعلاجات مضادة للفيروسات فعالة. يقدم دورة حياة الفيروسات المعوية عدة أهداف للتدخل، بما في ذلك الالتصاق، وفك التغليف، وعمليات النسخ.
تركزت التحقيقات الأخيرة في العوامل المضادة للفيروسات على مراحل مختلفة من دورة حياة الفيروسات المعوية، مع نتائج واعدة من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة والمركبات المرتبطة بالغلاف مثل بليكوناريل وفابندافير. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت نظائر النيوكليوزيد ومثبطات البروتيناز إمكانيات في الدراسات ما قبل السريرية. في هذا السياق، تحدد الدراسة بوفوترليفير (FB2001)، وهو مثبط ببتيدوميمتيك من الألدهيد، كمثبط قوي لبروتيناز EV71 3C. أظهر بوفوترليفير نشاطًا مضادًا للفيروسات واسع الطيف ضد عدة فيروسات معوية بشرية، مع قيم EC₅₀ نانومولارية، وقدم حماية كبيرة في نموذج الفئران حديثة الولادة. تشير الخصائص الدوائية الجيدة للمركب ونمط الربط المتميز داخل البروتيناز 3C إلى إمكانيته كمرشح مضاد للفيروسات واسع الطيف معاد الاستخدام ضد الفيروسات المعوية البشرية.
طرق
يحدد قسم “الطرق” في ورقة البحث المواد والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، أو عينات بيولوجية، ويصف التصميم التجريبي، بما في ذلك البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات وتحليلها. قد يتضمن القسم أيضًا معلومات حول الأساليب الإحصائية المستخدمة لضمان صحة وموثوقية النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، من المحتمل أن تشمل الطرق معايير اختيار العينات، والضوابط المنفذة، وأي حسابات أو صيغ ذات صلة تم تطبيقها خلال التحليل. يضمن هذا النهج الدقيق أن تكون النتائج قوية ويمكن تكرارها في الأبحاث المستقبلية. بشكل عام، توفر الطرق إطارًا شاملاً لفهم كيفية إجراء الدراسة والأساس الذي تم بناء الاستنتاجات عليه.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط واضح بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المقترح يتنبأ بدقة بسلوك النظام، كما يتضح من قيمة معامل التحديد العالية ($R^2$)، مما يشير إلى توافق قوي بين القيم المرصودة والمتوقعة. تسهم هذه النتائج في تعزيز المعرفة الحالية من خلال تقديم دعم تجريبي للإطار النظري الذي تم تأسيسه في الأقسام السابقة من الورقة.
مناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في إمكانيات مثبطات البروتيناز الببتيدوميمتيك كعوامل مضادة للفيروسات ضد الفيروس المعوي 71 (EV71) من خلال إنشاء مكتبة مركزة من 104 مركبات. حددت الفحوصات عالية الإنتاجية خمسة مثبطات ذات نشاط يعتمد على الجرعة ضد بروتيناز EV71 3C (3C pro)، حيث برز بوفوترليفير كأكثر المرشحين وعدًا بسبب تأثيراته المضادة للفيروسات القوية وملفه الدوائي الجيد. أظهر بوفوترليفير فعالية نانومولارية في خطوط خلوية مختلفة وكبح بشكل فعال تكاثر الفيروس في نماذج الفئران حديثة الولادة، محققًا تخفيضات كبيرة في الأحمال الفيروسية والأعراض السريرية. تتضمن آليته الارتباط التساهمي مع السيستين التحفيزي لـ EV71 3C pro، حيث تكشف التحليلات الهيكلية عن تفاعل متعدد النقاط يعزز من قوة الارتباط.
علاوة على ذلك، أبرزت الدراسة النشاط واسع الطيف لبوفوترليفير ضد عدة فيروسات معوية، بما في ذلك فيروس كوكساكي وفيروس إيكو، مما يعزز إمكانيته لإعادة الاستخدام السريري. على الرغم من بعض القيود المتعلقة باختراق الجهاز العصبي المركزي، فإن التوافر البيولوجي الفموي للمركب وملفه الأمني الجيد، الذي تم إثباته سابقًا في التجارب السريرية لفيروس SARS-CoV-2، يدعم تطويره كعلاج مضاد للفيروسات من الجيل التالي للعدوى الفيروسية المعوية. بشكل عام، تضع النتائج بوفوترليفير كمرشح قوي لمعالجة العبء الصحي الكبير الذي تسببه الفيروسات المعوية، خاصة في الفئات السكانية الضعيفة مثل حديثي الولادة.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014051
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41811867
Publication Date: 2026-03-11
Author(s): Zhengyu Ye et al.
Primary Topic: Viral Infections and Immunology Research
Overview
Enteroviruses, part of the Picornaviridae family, are responsible for hand, foot, and mouth disease (HFMD), respiratory issues, and severe neurological complications in children. The lack of cross-protection among different enterovirus serotypes necessitates the development of broad-spectrum antiviral drugs. The viral 3C protease (3C pro), crucial for polyprotein processing, is a validated therapeutic target. Notably, 3C pro shares conserved structural and catalytic characteristics with the coronavirus main protease (M pro), suggesting potential for repurposing inhibitors. In this study, a clinical-stage inhibitor of M pro, bofutrelvir, was identified as a potent inhibitor of enterovirus A71 (EV71) 3C pro, exhibiting nanomolar antiviral activity across various cell lines and broad-spectrum efficacy against multiple enteroviruses, including coxsackievirus B5 and echovirus 11.
In neonatal mouse models infected with EV71, intraperitoneal administration of bofutrelvir significantly reduced viral loads in the brain, spinal cord, and muscle, alleviated clinical symptoms, and suppressed tissue inflammation. Oral administration also conferred therapeutic benefits against both EV71 and coxsackievirus A16 (CA16). Crystallographic analysis indicated that bofutrelvir binds to the conserved substrate-binding cleft of EV71 3C pro, elucidating its mechanism of action. These findings position bofutrelvir as a promising broad-spectrum peptidomimetic 3C pro inhibitor with strong antiviral efficacy, highlighting its potential for repurposing as an effective oral antiviral therapy for enteroviral infections.
Introduction
Enteroviruses (EVs), a genus within the Picornaviridae family, are non-enveloped, positive-sense single-stranded RNA viruses that include significant human pathogens such as poliovirus, coxsackievirus, and enterovirus-A71 (EV71). EV71 and Coxsackievirus A16 are particularly notable for causing hand, foot, and mouth disease (HFMD) in children, with EV71 linked to severe neurological complications. While most EV infections are self-limiting, the prevalence and potential severity of these infections highlight the urgent need for effective antiviral therapies. The viral life cycle of EVs presents multiple intervention targets, including attachment, uncoating, and replication processes.
Recent investigations into antiviral agents have focused on various stages of the EV life cycle, with promising results from monoclonal antibodies and capsid-binding compounds like pleconaril and Vapendavir. Additionally, nucleoside analogs and protease inhibitors have shown potential in preclinical studies. In this context, the study identifies bofutrelvir (FB2001), a peptidomimetic aldehyde inhibitor, as a potent inhibitor of EV71 3C protease. Bofutrelvir demonstrated broad-spectrum antiviral activity against multiple human enteroviruses, with nanomolar EC₅₀ values, and provided significant protection in a neonatal mouse model. The compound’s favorable pharmacokinetic profile and distinct binding mode within the 3C protease suggest its potential as a repurposed broad-spectrum antiviral candidate against human enteroviruses.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the materials and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, or biological samples, and describes the experimental design, including the protocols followed for data collection and analysis. The section may also include information on statistical methods utilized to ensure the validity and reliability of the results.
Additionally, the methods are likely to encompass the criteria for sample selection, the controls implemented, and any relevant calculations or formulas applied during the analysis. This rigorous approach ensures that the findings are robust and can be replicated in future research. Overall, the methods provide a comprehensive framework for understanding how the study was conducted and the basis for the conclusions drawn.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Additionally, the results demonstrate that the proposed model accurately predicts the behavior of the system, as evidenced by a high coefficient of determination ($R^2$) value, indicating a strong fit between the observed and predicted values. These findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical support for the theoretical framework established in the earlier sections of the paper.
Discussion
In this study, the authors investigated the potential of peptidomimetic protease inhibitors as antiviral agents against enterovirus 71 (EV71) by constructing a focused library of 104 compounds. High-throughput screening identified five inhibitors with dose-dependent activity against EV71 3C protease (3C pro), with bofutrelvir emerging as the most promising candidate due to its potent antiviral effects and favorable pharmacokinetic profile. Bofutrelvir demonstrated nanomolar efficacy in various cell lines and effectively suppressed viral replication in neonatal mouse models, achieving significant reductions in viral loads and clinical symptoms. Its mechanism involves covalent binding to the catalytic cysteine of EV71 3C pro, with structural analyses revealing a multi-point interaction that enhances binding affinity.
Furthermore, the study highlighted bofutrelvir’s broad-spectrum activity against multiple enteroviruses, including coxsackievirus and echovirus, reinforcing its potential for clinical repurposing. Despite some limitations regarding central nervous system penetration, the compound’s oral bioavailability and favorable safety profile, previously established in clinical trials for SARS-CoV-2, support its further development as a next-generation antiviral treatment for enteroviral infections. Overall, the findings position bofutrelvir as a strong candidate for addressing the significant health burden posed by enteroviruses, particularly in vulnerable populations such as neonates.