猴痘是一種病毒性人畜共患病，是由于感染猴痘病毒 (Monkeypox virus) 而致，近期猴痘病毒在非洲及以外多個地區(qū)出現，且數量還在增加，并出現了人際傳播，備受科學家關注。
猴痘病毒屬于痘病毒科—脊椎動物痘病毒亞科下的一個屬，被稱為正痘病毒屬。正痘病毒屬包括多種不同類別的病毒，我們比較熟知的天花病毒就是其中一種。
正痘病毒屬內的所有病毒都可產生交叉免疫反應，這意味著一種病毒感染時產生的細胞毒性 T 淋巴細胞和產生抗體的 B 淋巴細胞可以防止該屬其他病毒的感染，這也是天花疫苗可以對猴痘病毒產生 85% 保護力的原因。
正痘病毒形態(tài)特征
正痘病毒是一種雙鏈 DNA 病毒，個頭較大，結構相對復雜。病毒外面被外膜包圍，呈磚形，病毒粒子內部有一個啞鈴型的核心，主要成分是病毒的基因組雙鏈 DNA，以及多種(至少 20 種以上) 病毒增殖相關的酶。病毒核心由一層膜包圍，啞鈴核心與外膜之間的區(qū)域稱為側體 (lareral body)。
正痘病毒有兩種感染模式：成熟病毒粒子 (mature virion，MV) 有單一的脂膜包裹著一個啞鈴狀的核心，是一種基本的感染形態(tài)，此外，痘病毒還有一種形態(tài)，也就是成熟病毒粒子外還包圍有一層額外的脂質膜 (extracellular enveloped，EV)。兩種病毒粒子內部結構相同，但由于包膜表面內嵌有不同的表面蛋白，因此侵入機制略有不同。
圖 1 . 痘病毒結構示意圖[1]
感染機制
病毒感染機制大概模式基本類似，即附著于宿主細胞表面——進入宿主細胞 (通過內吞、膜融合或二者同時) ——脫殼 (即病毒基因組釋放) ——病毒基因組復制——病毒蛋白合成、加工及組裝——新組裝病毒釋放。痘病毒的 2 種感染機制，下面做一下詳細講解
圖 2. 痘病毒復制周期[3]
■ 1. 附著、入胞
前面講過正痘病毒有兩種病毒粒子：成熟病毒粒子 (MV)和包膜病毒粒子 (EV)。由于EV 相比 MV 外面多一層膜，所以附著機制也有一定區(qū)別。
對于成熟病毒粒子 MV，通過病毒表面膜蛋白與宿主細胞表面蛋白結合而附著于宿主細胞表面。而包膜病毒粒子 EV，外層包膜上面的蛋白與細胞結合后，可以導致外層包膜降解，成為和 MV 一樣的結構，然后通過與 MV 一樣的機制附著于細胞表面。
病毒附著于細胞后，病毒包膜與細胞膜融合，在細胞膜上形式成一個孔，含病毒dsDNA 的核心通過這個孔進入到細胞中。
■ 2. 脫殼
病毒粒子核心進入宿主細胞后，通過微管深入到細胞核外的一個離散位置，將病毒基因組釋放出來，并在這里建立 “病毒工廠”，進行病毒基因組的復制，轉錄及組裝。
■ 3. 轉錄、翻譯
正痘病毒不需要進入細胞核進行復制，因為啟動轉錄和處理病毒 mRNA 所需的所有酶都隨病毒粒子核心攜帶進入細胞中 (自理能力很強)。由于正痘病毒的 DNA 復制發(fā)生在基因早期轉錄和翻譯之后，所以我們先簡單說下轉錄翻譯: 正痘病毒的轉錄是以級聯(lián)的方式進行，即早期轉錄翻譯所編碼的蛋白用于 DNA 復制及中期基因組轉錄，而中期轉錄翻譯所編碼的蛋白可以用于后期基因表達。
正痘病毒的一個很大特點就是會編碼大量蛋白，一些蛋白通過中和干擾素和細胞因子、抑制凋亡和干擾細胞抗病毒信號通路等方式參與多種免疫逃逸反應。并且這些蛋白會包裝在新的病毒粒子里面，在感染過程中被運送至其他細胞中。
■ 4. DNA 復制
正痘病毒 DNA 復制也是一個很有意思的地方。前面講過，痘病毒 DNA 的復制是在細胞質中進行的，和其他很多病毒不一樣。正痘病毒在早期基因轉錄和翻譯后立即開始 DNA復制。具體過程見下圖：
圖 3. 正痘病毒復制過程[2]
■ 5. 病毒組裝、成熟和釋放
病毒工廠，首先形成月牙膜，并招募基因組DNA和核心蛋白，形成球形的未成熟病毒粒子。在側體相關的病毒蛋白酶作用下，病毒粒子成熟，在細胞裂解時被釋放出來，即 MV 形成。
當 MV 通過高爾基復合體或胞內體時，形成了被雙層膜包圍的MV即wrapped virion，wrapped virion通過胞吐作用被釋放出細胞時，細胞膜融合，形成含單層膜包圍的 MV，即 EV。EV 主要與細胞間擴散有關，而 MV 主要是與宿主的感染有關。
治療與藥物開發(fā)
目前還沒有專門針對猴痘病毒的藥物。前面提到，由于正痘病毒之間可以產生交叉免疫反應，所以天花疫苗可以對猴痘病毒產生保護力。JYNNEOTM(Imvanex) 疫苗已經在美國批準用于猴痘預防。但還沒有用于猴痘治療的小分子藥物，但根據體外及動物實驗數據表明，Cidofovir、Brincidofovir(CMX001) 及 Tecovirimat (ST-246) 對正痘病毒具有較好的活性，美國 CDC 表示，以上藥物可以用于預防猴痘的爆發(fā)。
同時基于其他抗病毒藥物的開發(fā)經驗，可以通過干擾病毒生命周期的關鍵調控蛋白達到抑制病毒增殖的目的，進行藥物開發(fā)。
■現有抗病毒藥物
抗病毒藥物比較常用的靶點包括病毒膜表面蛋白、宿主細胞受體、調控膜融合的關鍵蛋白、DNA 復制關鍵酶 (如 DNA 聚合酶、蛋白合成關鍵酶，如 RNA 聚合酶，及病毒粒子包裝釋放相關蛋白等)。因為不同病毒生命周期中關鍵調控蛋白不同，具體靶點還需要對該病毒具體感染機制進行深入研究。
但部分靶點在不同病毒之間可以通用，比如 DNA 聚合酶，RNA 聚合酶等。所以靶向這類靶點的抗病毒藥物會具有一定廣譜性。如上述 Cidofovir 通過抑制病毒 DNA 聚合酶活性以控制巨細胞病毒 CMV 復制，該藥物對多種正痘病毒也有較高的抑制活性。此外核苷類化合物，可以模擬機體內核苷及核苷酸，參與 DNA 或 RNA 合成，阻斷核酸復制，是常見的廣譜抗病毒藥物。
圖 4 正痘病毒復制周期的抑制劑[4]
白色: 表示痘苗病毒復制的主要階段。黃色: 干擾復制的每一步的代表性化合物。
細胞外包膜病毒粒子(EEV)，細胞內成熟病毒粒子(IMV)，不成熟病毒粒子(IV)，細胞內包膜病毒粒子(IEV)和細胞相關包膜病毒粒子(CEV)。
■高通量篩選可用于抗病毒藥物開發(fā)
上面已經說到，部分靶點在病毒之間可以通用，此外不同的病毒感染機制不完全一樣，但感染的模式基本相同。從已經報道具有抗病毒活性的化合物或藥物中篩選抗正痘病毒藥物，會大大提高篩選命中率，加快藥物開發(fā)的速度。尤其針對發(fā)生率不高，市場潛力不大但需求迫切的抗病毒藥物來說，從現有的抗病毒藥物中開發(fā)新適應癥，開發(fā)成本低，研發(fā)速度快，是一種不錯的的解決方案。
高通量篩選技術一直是早期藥物開發(fā)的重要重要篩選方式。MCE 可以提供 100+不同的化合物庫，涵蓋 15000+活性化合物，是先導化合物開發(fā)的重要來源。相關抗病毒化合物庫推薦：
相關抗病毒化合物庫推薦
650+ 種抗病毒化合物集合，對多種病毒有效，是開發(fā)抗病毒藥物的有效工具。
包含 260+ 種核苷酸類化合物，包括核苷酸、核苷及其結構類似物，是開發(fā)抗病毒藥物的有效工具。
基于多種 COVID-19 病毒關鍵靶點，利用虛擬篩選技術， 對 MCE 已有的老藥新用化合物庫進行虛擬篩選，匯總整理出 1500+ 種具有潛在抗新型冠狀病毒活性的化合物，是篩選抗新型冠狀病毒藥物的有力工具。
200+ 種具有明確及潛在抗 HCV 活性的化合物，是開發(fā)新的抗 HCV 藥物及抗感染研究的有用工具。
抗正痘病毒活性化合物推薦
Cidofovir 可通過抑制病毒 DNA 聚合酶活性以控制巨細胞病毒 CMV 復制。對多種正痘病毒有活性。
Brincidofovir (CMX001) 是 Cidofovir 的脂質結合前體藥物，是一種口服、長效抗病毒藥物。Brincidofovir 對廣泛的 DNA 病毒具有活性，包括巨細胞病毒 (CMV)、腺病毒 (ADV)、水痘帶狀皰疹病毒、單純皰疹病毒、多瘤病毒、乳頭瘤病毒、痘病毒和混合雙鏈 DNA 病毒感染。
Mitoxantrone 是拓撲異構酶 II (topoisomerase II) 的抑制劑；也可抑制蛋白激酶 C (PKC)，IC50 值為8.5 μM。
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參考文獻
1. Jennifer Louten, Chapter 15 - Poxviruses, Editor(s): Jennifer Louten, Essential Human Virology, Academic Press, 2016, Pages 273-290, ISBN 9780128009475
2.Moss B. Poxvirus DNA replication. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013 Sep 1;5(9):a010199.
3.McFadden G. Poxvirus tropism. Nat Rev Microbiol. 2005 Mar;3(3):201-13.
4.Prichard MN, Kern ER. Orthopoxvirus targets for the development of antiviral therapies. Curr Drug Targets Infect Disord. 2005 Mar;5(1):17-28.
