【摘要】：逆轉(zhuǎn)錄酶(reverse transcriptase,RT)是人類免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-1)逆轉(zhuǎn)錄過程的關(guān)鍵作用酶,是抗HIV-1藥物研究中的重要靶標(biāo)之一。目前已上市的RT抑制劑主要包括核苷(酸)類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(Nucleoside/NucleotideRT inhibitors,N(t)RTs)和非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(Non-nucleoside RT inhibitors,NNRTIs)兩類。NNRTIs因其獨(dú)特的抗病毒活性、高特異性和低毒性,在高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法又稱“雞尾酒療法”(HAART,highly active antiretroviral therapy)中占據(jù)重要地位。然而,快速出現(xiàn)的耐藥病毒株、藥代動力學(xué)性質(zhì)不佳和長期使用帶來的嚴(yán)重毒副作用使得NNRTIs的藥物效力大幅削弱。因此,開發(fā)具有廣譜抗病毒活性和優(yōu)良藥代動力學(xué)性質(zhì)的新型高效低毒的NNRTIs仍具有十分重要的意義,也是當(dāng)前抗艾滋病藥物研究的重要方向。HIV-1 NNRTIs的結(jié)構(gòu)多樣性和藥效團(tuán)類似性為新的先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化提供了廣闊的化學(xué)空間。其中,抗艾滋病候選藥物K-5a2是本課題組以二芳基嘧啶類(Diarylpyrimidines,DAPYs)上市藥物依曲韋林(Etravirine,ETR)為先導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的噻吩并嘧啶類HIV-1NNRTIs。K-5a2具有突出的抗HIV-1活性,其抑制HIV-1野生株(wildtype,WT)和突變株活性均超過或與ETR相當(dāng)。但K-5a2口服生物利用度較低、半衰期較短,藥代動力學(xué)性質(zhì)和成藥性有著很大的提升空間;同時(shí),HIV-1 RT構(gòu)象的內(nèi)在靈活性為發(fā)現(xiàn)新型HIV-1 NNRTIs提供了許多新的結(jié)合位點(diǎn)。在保持經(jīng)典結(jié)合模式的同時(shí),靶向新結(jié)合位點(diǎn)有利于提高小分子與靶標(biāo)之間的特異性親和力,繼而提高化合物抗耐藥性。本論文圍繞改善K-5a2藥代動力學(xué)性質(zhì)及成藥性和提高HIV-1 NNRTIs抗耐藥性的科學(xué)問題,主要分為以下兩部分:第一部分:抗艾滋病候選藥物K-5a2前藥的設(shè)計(jì)、合成及初步成藥性評價(jià)K-5a2是本課題組以ETR為先導(dǎo)化合物,根據(jù)靶標(biāo)三維空間的適配性,綜合運(yùn)用基于靶標(biāo)結(jié)構(gòu)的合理藥物設(shè)計(jì)、抗耐藥性藥物設(shè)計(jì)策略及多樣性導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)修飾發(fā)現(xiàn)的噻吩并嘧啶類HIV-1 NNRTIs,其抑制HIV-1 WT活性是ETR的2.8倍,抑制單突變毒株K103N、L100I和Y181C的活性與ETR相當(dāng);對于HIV-1單突變株E138K、Y188L以及雙突變株F227 L+V106 A的抑制活性是ETR的5倍左右且具有極低的毒性(CC50/EC50159101),同時(shí)K-5a2在小鼠體內(nèi)急性毒性低(LD502g·kg-1),是極具開發(fā)前景的藥物候選分子。盡管如此,K-5a2 口服生物利用度不高(F:20.76%)、半衰期較短(T1/2 =3.60 h),藥代動力學(xué)性質(zhì)和成藥性有著很大的提升空間。藥物分子水溶性往往是影響其藥代動力學(xué)性質(zhì)的主要因素。其中,通過化學(xué)修飾方法特別是利用前藥修飾策略改善藥物水溶性備受藥物化學(xué)家的青睞。為進(jìn)一步改善K-5a2的藥代動力學(xué)性質(zhì)和成藥性,在廣泛文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,參考磺酰胺類藥物的一般前藥修飾方法,設(shè)計(jì)合成了 K-5a2磺酰胺丙�；八�(HM-1),并對其進(jìn)行了水溶性測試、抗HIV-1活性測試、小鼠急性毒性測試和大鼠藥代動力學(xué)測試。結(jié)果表明:HM-1水溶性明顯提高:在相同測試條件下,K-5a2溶解度《1μg·mL-1,HM-1 溶解度為 69.66 μg· mL-1 logP 為 1.22,與 K-5a2 相比,HM-1溶解度提高了 70倍以上;HM-1抑制HIV-1野生株EC50為7.99 nM,較K-5a2細(xì)胞活性(EC50=1.17μM)下降約7倍;細(xì)胞毒性CC50210μM。急性毒性測試(灌胃標(biāo)準(zhǔn)2g· kg-1)結(jié)果表明:服用HM-1小鼠一周時(shí)間內(nèi)生理活動正常,體重平均增長1.7g。藥代動力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:HM-1可在大鼠體內(nèi)迅速轉(zhuǎn)化為原藥,口服生物利用度80.71%,是原藥K-5a2(22.89%)的3.5倍,半衰期(T1/2)延長0.32 h。第二部分:靶向HIV-1 RT NNIBP和毗鄰位點(diǎn)的DAPY類NNRTIs的設(shè)計(jì)、合成與活性評價(jià)根據(jù)HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶毗鄰位點(diǎn)(“NNRTI Adjacent”binding site)特征及與非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑結(jié)合口袋(NNRTIs binding pocket,NNIBP)的空間相對位置,結(jié)合本課題組前期對于DAPY類NNRTIs的探索,設(shè)計(jì)合成了一系列以ETR為先導(dǎo),保留K-5a2的“S”原子,同時(shí)在嘧啶環(huán)5位引入不同長度和不同末端取代基的新型雙位點(diǎn)HIV-1 NNRTIs,以期其可以同時(shí)作用于NNIBP和毗鄰位點(diǎn),增強(qiáng)與RT的特異性親和力,提高對HIV-1野生株和耐藥株的抑制活性。雙位點(diǎn)DAPY類HIV-1 NNRTIs的合成以2,4-二氯嘧啶為初始原料,經(jīng)親核取代反應(yīng)、布赫瓦爾-哈特維希(Buchwald-Hartwig)偶聯(lián)反應(yīng)、親電取代反應(yīng)、Pd催化偶聯(lián)反應(yīng)、氧化反應(yīng)或水解經(jīng)酰胺縮合得到,共21個(gè)目標(biāo)化合物。結(jié)果表明:6個(gè)化合物(H7、H14和H18～H21)對野生型HIV-1(EC50 = 2.4～3.8 nM)的抑制活性比ETR(EC50 = 4.0nM)更高。此外,化合物H7、H14、H20和H21抑制HIV-1單突變株活性優(yōu)于或相當(dāng)于ETR。其中,化合物H7抗病毒活性最為突出,其抑制HIV-1野生株的活性是ETR的1.5倍,抑制L100I、K103N、Y181C、Y188L和E138K等單突變株活性是ETR的1.5～3倍,CC50值為27.2 μM,選擇性指數(shù)為10045。另外,所有化合物的細(xì)胞毒性(CC50 = 5.1～149.2μM)均比ETR(CC50 = 2.2 μM)低。HIV-1 RT抑制試驗(yàn)進(jìn)一步確認(rèn)了目標(biāo)化合物的作用靶標(biāo)。此外,本論文第三章還探討了該類化合物的初步構(gòu)效關(guān)系(Structure-activity relationships,SARs),并進(jìn)行了分子模擬研究及代表性化合物的理化性質(zhì)預(yù)測�？傊�,本論文第二章基于抗艾滋病候選藥物K-5a2藥代動力學(xué)性質(zhì)一般、生物利用度不高的缺點(diǎn),設(shè)計(jì)合成了 K-5a2磺酰胺丙�；八幉⒋_定了其初步成藥性,為K-5a2臨床前規(guī)范化研究奠定了基礎(chǔ);同時(shí),為進(jìn)一步提高HIV-1 NNRTIs的抗耐藥性結(jié)合HIV-1 RT結(jié)構(gòu)生物學(xué)新進(jìn)展,本論文第三章首次設(shè)計(jì)合成了同時(shí)靶向于HIV-1 RTNNIBP和毗鄰位點(diǎn)的DAPY類雙位點(diǎn)NNRTIs,發(fā)現(xiàn)了新的先導(dǎo)化合物及適合結(jié)構(gòu)修飾的新位點(diǎn),開拓了 HIV-1 NNRTIs結(jié)構(gòu)優(yōu)化的新方向。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R914
【圖文】：

圖１－１．全球艾滋病流行最新數(shù)據(jù)［１］逡逑近年來，世界各國和我們國家各相關(guān)部門為防治艾滋病均做了大量的努力，逡逑防治工作也取得了很大的進(jìn)展

圖１－３．邋ＨＩＶ－１的生命周期［８］逡逑吸附（Ｂｉｎｄｉｎ）、融合（Ｆｕｓｉｏｎ）和穿?

圖１－４．己上市抗艾滋病藥物逡逑－

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2799255