论文摘要
由人类免疫缺陷病毒（HIV）感染引起的获得性免疫缺陷综合征（艾滋病,AIDS）,目前仍是医学界难以攻克的疾病之一。现有的抗艾滋病药物虽然能够有效地延缓病情的进程,但也存在易产生耐药性、服药量大和价格昂贵等问题。因此,寻找能克服现有药物问题的新结构、新作用靶标的抗艾滋病新药是目前艾滋病研究的热点之一。非竞争性的非核苷类逆转录酶抑制剂（Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors, NNRTIs）是高效逆转录疗法（HAART）的重要组成部分。目前已经上市的该类药物有5个（nevirapine, delavirdine, efavirine, etravirine, rilpivirine）。尽管它们都作用于HIV-1的逆转录酶的疏水性口袋（NNIBP）,但从药物的化学结构可知NNRTIs具有结构多样性。其中etravirin（eTMC125, 2008）和rilpivirine （TMC278, 2011）为新一代非核苷类逆转录酶抑制剂,均属于二芳基嘧啶类化合物（DAPYs）。它们对野生型和多种耐药性病毒株（如K103N, Y181C, K103N/Y181C等）均具有相当强的抑制活性（nM）。而于2011年5月20日FDA最新批准上市的Rilpivirine （TMC278）的抗HIV-1活性和抗耐药性能均比TMC125更好,更长效。本研究课题的最终目标是要发现具有新骨架结构、对野生型和多种HIV耐药性病毒株均有强抑制活性的新一代HIV-NNRTI类新药。我们在前期工作中,基于已有的NNRTIs类生物信息和药物结构,通过采用生物电子等排体替换的研究策略已发现了一类新骨架结构的新一代NNRTI类新先导物:二芳烃取代苯胺类化合物（Darylanalines,DAANs）。DAANs类新先导物对野生型和多种耐药性病毒株均显示出了与TMC125相当的强抑制活性（nM）。DAANs类新先导物是用一个带有取代基的苯环代替了DAPY类化合物结构的中间嘧啶环,从而形成了含有三个取代苯环的新骨架结构,但同时保持了与DAPYs化合物类似的分子柔性和分子形态。前期分子模拟结果表明:新先导物与DAPY类化合物在药物作用靶点RT的活性口袋（NNIBP）中的作用方式非常类似,与RT结合时呈现了与DAPY类化合物相同的“U”形构象。分子对接结果还发现,DAANs先导物中间苯环特定位有氨基取代时,该氨基可作为氢键供体和氢键受体分别与靶标表面关键氨基酸K101的主链羰基和侧链氨基形成两根氢键,从而为新先导物的高活性提供了理论上的支持。前期构效关系表明DAANs先导物结构中的对氰苯基（A环）、中间苯环（B环）、邻对位三取代苯（C环）和AB环间的氨链是分子活性的必需结构要素和基团;提示B环氨基的间位取代基和C环对位的取代基都与分子活性相关,有进一步修饰的化学空间。本论文研究是前期工作的继续,着重于对已发现的DAANs类新先导物做进一步的结构优化,以期继续提高该类分子对HIV野生型和多种耐药性病毒株的抑制活性,同时改善分子的理化性质,使之更具有类药性。本论文的结构修饰点着重于在B环引入不同的极性基团和C环对位取代基的变化。前者意在改善分子的水溶性并产生与靶点间的新作用点,后者基于同类候选药TMC278的氰乙烯基结构,试图引入较长的线性基团进入NNIBP的强疏水的“狭长”的空腔中,与其表面的氨基酸残基以及保守氨基酸W229产生π-π作用,有利于抑制耐药性病毒的复制。本论文完成了20个新目标化合物的设计和合成,所有结构均经1HNMR和MS得以确证,纯度经HPLC检测均在95%以上,从而保证了其活性结果的可靠性。20个DAANs类新目标化合物在细胞试验（TZM-bl cell line）中对野生型HIV病毒（NL4-3）的复制均显示出强或明显抑制活性。其中新化合物41、43和49的EC50值分别是0.53 nM、0.87 nM和0.39 nM,活性强于同试验中的阳性对照药TMC12（51.5 nM）,与TMC278的活性相当（EC50值是0.52 nM）。还有11个新目标化合物的EC50值在1-10 nM之间,3个化合物的EC50值在0.01-0.1μM之间和3个新化合物的EC50值>0.1μM。继而,对5个高活性新化合物进行了RT变异病毒株（K101E、E138K）的抑制活性试验,结果表明化合物43和49的活性（EC50 4–9 nM）仍可与TMC278 （EC50 5 nM）相当。本论文的新结果不仅证实了先期构效关系的可靠性,而且表明了现有优化策略的可行性。为了解该类活性化合物的结构与药用性质关系,我们在pH 7.0和pH 7.4条件下测定了新化合物的水溶解度,结果发现高活性的43和49在两个pH条件下的溶解度都要好于TMC278。水溶性获得改善的活性化合物将有利于体内吸收。部分新化合物进行了人肝微粒体试验以考察它们的药代稳定性。结果表明该类化合物的细小结构变化会导致半衰期的明显差别（32-365 min）。上述活性最好的新化合物41、43和49在该试验中的半衰期分别为69.3 min、80.58 min和48.13 min,表明其代谢稳定性可能要略差于TMC278（90 min）。总而言之,本论文设计合成了20个新活性化合物,发现了新DAAN类化合物43和49对HIV野生型和耐药性病毒株的抑制活性均可与国际上活性最强的同类候选药TMC278相媲美,并有改善了的水溶解性。新研究结果还揭示了新的结构与活性的关系、结构与药用性质的关系,推动了新一代NNRTI类新药的研究进程,为进一步的深入研究奠定了良好的基础。更多的类药性评价研究尚在进行中。
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标签：非核苷类逆转录酶抑制剂论文; 二芳烃取代苯胺类论文; 先导物优化论文;