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1、文章编号:1001-8751(2005)03-0127-06 HIV 化学治疗的最新进展摘要:分两部分介绍了抗 HIV 的化学治疗药物的新进展,一是作用于现有病毒靶位的属于逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂的新化合物,另一部分是作用于病毒新靶位的化合物如 HIV 整合酶抑制剂、核糖核酸酶-H 抑制剂以及病毒进入抑制剂。主要从化学结构、对耐药性病毒的抑制作用、作用机制和临床效果等几个方面介绍了解决HIV 耐药性问题的新化合物。关键词:HIV;化学治疗;抑制剂中图分类号:R978.7文献标识码:A 全球流行的人类免疫缺陷性病毒(HIV)感染/艾滋病似乎没有消退的迹象。2002 年为止,全世界尚存活的感染
2、HIV 的人数已由 500 万上升至 4200 万,由于大多数感染者生活在发展中国家,按流行病学趋势预测,到 2010年,感染人数将达到 1 亿。在发达国家,新感染的人数虽然在增加,但增长速度很低。使用抗逆转录病毒药物的患者,已出现对治疗药物耐药的病毒株。2002 年以后,抗逆转录病毒药物的研究面临着挑战,通过改善现有药物结构或发现新的作用机制的研究,发现和研制新的药物,以解决耐药性的问题。本文将分为两部分介绍新的抗病毒药物,第一部分作用于现有病毒靶位的新化合物,第二部分是作用于病毒新靶位的化合物。1 通过现有机制抑制 HIV的化合物1.1逆转录酶抑制剂逆转录酶的作用是把病毒基因组的 RNA
3、链合成双链 DNA。逆转录酶抑制剂分为两种:一是核苷类似物(NRTI s),在体内,前药 5-核苷酸被磷酸化生成2 -脱 氧 核 苷-5-三 磷 酸 盐;二 是 非 核 苷 类 似 物(NNRTI s),其作用于逆转录酶的变构部位。核苷类似物抑制逆转录酶的机制包括合成链中断和与脱氧核苷三磷酸盐结合位点竞争。NRTI s 是第一个被批准的抗 HIV 药物,因此,对这类药物耐药的病毒变异也很广泛。研究中有希望的新 NRTI s 包括不常见的核糖类似物及某些基团结构改进,在体内通过去氨基代谢过程将二氧戊环取代的二氨基嘌呤(DAPD,amdox-ivir)(1)转变成鸟苷类似物 DXG,类似于 6-N
4、-烷基嘌呤2(abacavir 阿巴卡韦)的代谢过程。DAPD 能有效地抑制对目前市场销售的核苷类似物产生耐药的病毒变异株。为提高其对中枢神经系统穿透性,得到 N-环丙基前药,cyclo-D4G(3)。化合物 3 含有亲脂性和代谢不稳定的 6-环丙氨基,避免了一些在其母体D4G 中发现的化学不稳定问题。含有嘧啶基团的核苷类似物 MIV-310(3-脱氧-3 -氟胸苷,4 和 emtricitabine(拉米夫定类似物,5)仍处于/期临 床试验阶段。尽管在 细胞培养物中emtricitabine 的活性比拉米夫定强,临床研究发现,其对逆转录酶在 184 位突变(M-V)的病毒敏感性低,这一特性与
5、拉米夫定相同。已证明非核苷类似物可成功用于治疗艾滋病。依非韦伦(Efavirenz)被称为第二代抗病毒药物,当它与核苷类似物联合应用于临床时,建立了一个新的治疗标准。但是,对非核苷类似物的耐药性的发展是个严127国外医药抗生素分册 2005 年 5 月第 26 卷第 3 期DOI:10.13461/ki.wna.004029重的医学问题。无论单用还是联用,在逆转录酶 100(L-1)、103(K-N)、181(Y-C)、190(G-S)和200(M-L)位点突变引起病毒对现已批准的 3 种非核苷类药物耐药。对临床上能有效地抑制这些耐药病毒株的第三代抗病毒药物的开发正在快速地进行。喹唑啉酮类似物
6、6已被详细研究。更进一步改进,得到 DPC-083(7)对临床分离到的耐药变异病毒株的活性是依非韦伦的3 7 倍。临床试验证明 DPC-083 是安全有效的,能使先前用奈韦拉平(61%)和依非韦伦(39%)治疗无效病人的病毒载量降低。另一个第三代抗病毒药物 dapivirine(TMC-125,R165335)(8)临床试验显示可有效治疗由非核苷类似物耐药表型病毒株引起的感染。最近临床研究揭示了化合物 8(CYP3A4 自动诱导剂)与另一个 HIV 药物(CYP3A4 和葡萄糖醛酸化的双重诱导剂)之间显著的药物相互作用。一个同样处于临床试验阶段更有效的类似物 TMC-120(R147681)(
7、9),要求至少逆转录酶的181(Y-C)和 188(Y-L)位点的双重突变才能发展为明显耐药的药物。Capravine(AG1549,S-1153)10 能有效地抑制在逆转录酶 103(K-N)位点突变的病毒,由于发现其能引起狗脉管炎,临床试验曾一度终止,期临床已重新开始用于已接受过治疗的患者。由于emivirine 临床效果不如其他抗逆转录病毒药物,因此停止开发。11 的临床前资料显示对普通非核苷类似物选择性的在逆转录酶 103(K-N)+181(Y-C)位点双重变异的病毒对该药完全耐药。非核苷类似物的研究领域依然非常活跃,每年都有新化学结构的抑制剂产生。值得一提的是 YM-215389(1
8、2),该化合物对野生型和 103(K-N)+181(Y-C)位点双突变的酶均有抑制作用。YM-215389 显示对在 MT4 细胞中的野生型病 毒(IIIB)有抗病 毒活性,EC50=37nmol/L,1.2蛋白酶抑制剂作为早期临床成功的结果,感染病医生已普遍接受HIV 天冬氨酰蛋白酶抑制剂。作为一类药物,上市的药物是 gag-pol 多蛋白分裂位点的肽模拟物过渡态类似物。围绕这一类药物的长期使用所发表的论文128国外医药抗生素分册 2005 年 5月第 26 卷第 3 期主要是有关耐药病毒群的发展、普通人群的药动学、化合物特殊不良反应以及这类药物对脂代谢的影响,即“脂代谢营养不良综合征”。研
9、制中的新药物也是为解决这些问题中的一个或几个问题。许多论文都提到的新阶段发展中的化合物是 atazanavir(BMS-232632,13),其与其他蛋白酶抑制剂相比,atazanavir 显示出独特的耐药特征。对 atazanavir 敏感性已降低的患者病毒分离株基因型和表型分析显示出不常见在蛋白酶中50(I-L)/71(A-V)位点双重突变。临床资料显示atazanavir对患者的低密度脂蛋白和甘油三脂水平几乎没有影响。研发中的蛋白酶抑制剂还有 TMC-126(UIC-94003)(14)和 TMC-114(UIC-96017)(15),二者均是磺酰胺肽类似物蛋白酶抑制剂,在毫摩尔浓度具有
10、抗野生型病毒的活性。在毫摩尔浓度 TMC-126具有抑制从患者中分离到的耐普通蛋白酶抑制剂变异病毒的活性(IC50=0.5 55nmol/L)。TMC-126 体外选择性压力实验产生了几种常见蛋白酶耐药突变,发现了一个新的在 28(A-S)突变位点,体外选择性压力试验表明病毒对 TMC-114 比现已批准的蛋白酶抑制剂具有更大的产生耐药性的基因障碍。选择性耐药病毒在位点 41(R-T)和 70(K-E)发生突变,这些病毒对TMC-114 中度耐药但不易复制。临床研究中一个独特的蛋白酶抑制剂 tipranavir(PNU 140690)是一种经过非肽筛选而使其骨架不含羟基转化态类似物的化合物。对
11、 tipranavir 产生耐药的特征参数(在蛋白酶中氨基酸取代模式)与传统的蛋白酶抑制剂略有不同。引起对 tipranavir 耐药的蛋白酶中发生的典型突变是在 82(V-T)和 90(L-M)位点的相对不常见的变化。Tipranavir 有适度地固有的人体药动学,因此要求与 P450 抑制蛋白酶抑制剂 ri-tonavir 联用以维持足够的漏槽水平。两种蛋白酶抑制剂联用对已接受过治疗的患者显示出有效的抗病毒活性。两种基于更传统骨架的新蛋白酶抑制剂已进入期临床。DPC-681(17)和 DPC-684(18)是芳基胺磺酰基羟基乙胺过渡态电子等排体,在毫微摩尔浓度下具有抗病毒活性(对野生型 H
12、IV,IC904 40nmol/L)和更优越的耐药特征。这些化合物值得一提的特征是它们对纯化酶的超常抑制作用,17 和 18 对野生型蛋白酶的 Ki 分别为 12 和 21pmoL,作用与临床有效的蛋白酶抑制剂 lopinavir 相似。蛋白129国外医药抗生素分册 2005 年 5 月第 26 卷第 3 期酶抑制剂领域研究较多的是 amprenavir 磷酸化前药fosamprenavir(GW433908)。相对母药,Fosamprenavir能明显提高人体口服生物利用度。磷酸盐水溶性的提高使得配方更合理,药丸重量降低,2 片 700mg 片剂相当于 8 颗 amprenavir 胶囊。F
13、osamprenavir 于 2003 年获 FDA 批准,在美国上市。2 具有新作用机制抑制 HIV 的化合物2.1HIV 整合酶抑制剂HIV 整合酶是病毒复制需要的第三种组成型病毒立体结构酶,因此是艾滋病化疗中一个引人注目的靶位。以前由于缺乏对病毒整合分子机制的了解,阻止了小分子整合酶抑制剂的开发。最近整合酶酶学的进展提出需要抑制整合酶的链转移功能以获得显著的抗病毒活性。因此,从药物开发角度来说最有意义的整合酶抑制剂是那些具有整合酶链转移抑制(INSTIs)功能的分子。INSTI 药物发展的药物化学结果是产生了一系列以 1-(5-氯-3-吲哚基)-3-羟基-(2H-5-四唑基)丙烯酮(5C
14、ITEP)(19)和生物电子等排相关的 2,4-二酮丁酸(20)为代表的 1,3-双羰基化合物。1,3-二酮(19)对链转移抑制作用的 IC50=2.1 mol/L,而 2,4-二酮丁酸(20)的作用更强些(IC50=0.01 mol/L),并且在细胞培 养中显示良好的 抗病毒活性(IC95=0.1 mol/L,iiib 病毒,MT4 细胞)。在两种原型结构基础上对抗病毒作用和药动学方面进行改进得到的化合物已进行了临床筛选。S-1360(21)是具有二芳基二酮(19)和二酮酸(20)两者合并特征的 1,3-二酮丙烯酸。S-1360 具有链转移抑制作用 IC50为 20nmol/L,抗病毒作用
15、EC90为 720nmol/L。人体药动学显示给予S-1360 500 2000mg,每日2 3 次,即可维持足够的药物漏槽水平。这些分子的双羰基结构被认为是与整合酶活性位点中起催化作用的 Mg2+结合。以 8-羟基-1,6-二氮杂萘取代 20 的丙酮酸结构部分得到一系列二苯甲酮结构类似分子,模仿金属阳离子和二酮丁酸药效基团的相互作用。这一系列二氮杂萘酮分子中最有效的化合物是 22,其抗病毒作用 IC95为 390nmol/L。整合酶链转移抑制剂 8-羟基-1,6-二氮杂萘的进一步改造得到 N-苄基甲酰胺 L-870,810(23),这是一个非常有效的抗病毒剂,其对野生型病毒的 IC95为 0
16、.019 mol/L。2002 年该化合物已进入期临床。有关二氮杂萘酰胺 L-870,812 的原130国外医药抗生素分册 2005 年 5月第 26 卷第 3 期理研 究 证 明 了 其 在 感 染 有 猿 人 嵌 合 性 病 毒SHIV89.6p 的猕猴中有明显的抗病毒作用。给予猕猴 L-870,810,10mg/kg,一日 2 次,在 87d 的实验期间,病毒 RNA 持续减少(1 3)log copies/mL。已有报道与 3-取代-8-羟基喹啉结构相关化合物可作为整合酶链转移抑制剂。虽然没有抗病毒活性的报道,但化合物 25 具有整合酶抑制作用 IC50为 0.331 mol/L。2.
17、2核糖核酸酶-H 抑制剂在HIV 逆转录酶的 p66/p51 异二聚物的 p66 亚单位存在一个能破坏/形成磷酸二酯结构的次级催化位点。核糖核酸酶 H(RNase-H)结构域与 DNA 多聚酶位点无关,并且其作用是从成长的 DNA:RNA 异源双链体移去 RNA 模板。作为一个有自身独特酶功能的独立催化位点,RNase-H 是抗病毒药物设计的靶位。逆转录酶的 RNase-H 结构域与 HIV 整合酶在结构上有许多相似之处,提出使用常见碱金属阳离子/羧化物机制,事实上这种假说使得发现了一系列具有 RNase-H 抑制活性的 2,4-二酮丁酸整合酶抑制剂。N-苯甲酰胺基噻吩二酮丁酸(26)通过 R
18、Nase-H 结构域与催化金属Mn2+分离使 RNA 裂解 IC50为 4.7 mol/L。某些苯腙可抑制多聚酶和逆转录酶的 RNase-H 活性。最近有报道显示,4-二甲基胺基苯腙(27)对逆转录酶的 RNase-H 的选择性抑制作用高于多聚酶结构域,对RNA 裂解 IC50=4.0 mol/L。1,4-萘酚喹啉和整合酶抑制剂 DNA 适体也显示出可选择性地抑制逆转录酶RNase-H 的活性。2.3病毒进入抑制剂HIV 病毒粒进入宿主细胞使病毒外层糖蛋白附着于宿主细胞受体上,随后病毒和宿主细胞膜融合。在这个过程的最初阶段,病毒外膜糖蛋白 gp120 以高亲和力与宿主细胞 CD4 受体结合。但
19、单一的蛋白与蛋白的作用不足以引发其自身融合,因此需要 gp120/CD4 的复合物和宿主细胞“共同受体”的第二次作用。131国外医药抗生素分册 2005 年 5 月第 26 卷第 3 期有关病毒侵入过程的“共同受体”属于与某些趋化因子受体连接的一系列膜转运 G 蛋白。在病毒侵入过程中最常用的趋化因子受体是 CCR5 和 CXCR4。gp120与CD4 和趋化因子受体的相互作用被认为是引发与第二病毒糖蛋白 gp41 有关的膜融合过程。Gp41 以gp120 为基础,在病毒和细胞膜结合过程中重组。这两个细胞膜融合后可以允许病毒核蛋白核心进入。CD4 与 gp120 相互作用的抑制剂包括含有 CD4
20、 结合位点 PRO542 的四价免疫球蛋白分子的抗体和分子质量为 10.91ku 的蓝细菌蛋白 cyanvirin-N。Cyanvirin含有 2 个高亲和力糖结合位点,这 2 个位点与 gp120上的甘露糖双糖基相互作用。在细胞培养液中这两个结合位点毫微摩尔浓度亲和力与 cyanvirin 的广谱抗HIV 活性成正比。在大分子如 PRO542 和 cyanvirin能有效地阻止 gp120/CD4 相互作用时,发现了一个不寻常的现象,即最近报道的小分子能有效地阻止gp120 与 CD4 相互作用。BMS-806 是能阻止 gp120与CD4 相互作用的小分子抑制剂,在细胞培养物中,亚微摩尔浓
21、度具有抗病毒活性。但 BMS-806 的问题是病毒间外膜异质性,可以观察到对于不同的病毒分离株抗病毒活性相差几百倍。对 BMS-806 的耐药突变选择性揭示了 gp120 的 CD4 结合域附近的氨基酸取代。趋化因子受体拮抗药是通过阻断宿主细胞的共同受体而抑制 gp120/CD4复合体相互作用的抗病毒剂。CCR5 拮抗剂 SCH-C(SCH351125)是能抑制 NSI 病毒的复制的有效抗病毒剂,其体外 IC50为 0.4 9nmol/L。但 SCH-C 对于利用 CXCR4 的共同受体为病毒进入的 SI 病毒无效。临床研究证明,在排除 SI 表型病毒的患者中,SCH-C 能够使病毒载量降低(
22、0.5 1.0)log。其他尚处于临床前研究的小分子 CCR5 拮抗药,值得一提的有 TAK-220 和 AK-602,体外显示出毫微摩尔浓度的抗病毒活性和 SI 表型选择性。gp41 介导融合过程的抑制剂是最有临床前途的病毒进入抑制剂。Enfuvirtide(T-20,DP-178,pentafu-side)是能与 gp41 上 2 个七价复制区域的其中一个结合的 36 个氨基酸的多肽。T-20 与 gp41 的结合能产生抗病毒活性(IC90=0.3nmol/L)。T-20 的 期临床显示,皮下注射(100mg,每日 2 次)48周能有效地降低病毒载量,在治疗的病人中,对 T-20 的耐药也有发生。另一个融合抑制剂 T-1249 抗病毒作用是 T-20 的 45倍,对 T-20 表型耐药的病毒株显示出很好的疗效。3 结论HIV 感染的扩散仍在继续,没有消除的迹象。对北美地区新感染者分析显示,对药物耐药的表型 HIV的扩散已增加到新感染者的 12.4%。基因型分析显示这一状况更糟,22.7%的新感染者在逆转录酶和蛋白酶基因上有一个或更多的突变。需要继续开发对付这些 HIV 耐药菌株的新药。值得庆幸的是,为满足这一需要而设计的新药在临床上已显示出疗效。132国外医药抗生素分册 2005 年 5月第 26 卷第 3 期