HIV-1蛋白酶抑制劑前藥的研究進(jìn)展分享

1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正。HIV21蛋白酶抑制劑前藥的研究進(jìn)展摘 要 綜述HIV-1蛋白酶抑制劑前藥的研究進(jìn)展。HIV-1蛋白酶抑制劑前藥是以HIV-1蛋白酶抑制劑為母體,通過引入親脂性或親水性基團(tuán)等結(jié)構(gòu)修飾而得到的一類藥物前體,尤其是基于蛋白酶抑制劑和逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑為母體藥物設(shè)計(jì)的“雙藥”型抗HIV-1前藥,它們能在體內(nèi)水解釋放出母體藥物,從而提高母體藥物活性及生物利用度,降低其耐藥性或交叉耐藥性。關(guān)鍵詞 前藥；HIV-1蛋白酶抑制劑;逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑；抗HIV活性；生物利用度 艾滋病(AIDS)是一種由人類免疫缺陷病毒(HIV)引起的免疫和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的退行性疾病。通過

2、對(duì)AIDS致病機(jī)制的長(zhǎng)期研究,人們發(fā)現(xiàn)HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶!蛋白酶和整合酶是HIV-1基因在復(fù)制過程中的3個(gè)關(guān)鍵酶,到目前為止抗HIV/AIDS藥物的研究與開發(fā)主要是針對(duì)這3個(gè)關(guān)鍵酶進(jìn)行設(shè)計(jì)。有效治療AIDS的化學(xué)法是由蛋白酶抑制劑與逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑的聯(lián)合給藥,俗稱“雞尾酒療法“,又稱“高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法”(HAART)。然而,在治療AIDS過程中,不管是“雞尾酒療法”還是單獨(dú)給藥都會(huì)不同程度地出現(xiàn)藥物依賴性、藥物間相互作用、耐藥性以及藥物無法進(jìn)入病毒宿主或“避難所”(如淋巴系統(tǒng)或中樞神經(jīng)系統(tǒng))等問題。目前尚無有效的HIV疫苗問世,而新出現(xiàn)的HIV病毒株又表現(xiàn)出對(duì)臨床治療藥物越來越明顯的耐藥性。

3、于是開發(fā)新一代的HIV蛋白酶抑制劑就具有更加緊迫的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)現(xiàn)在臨床使用的HIV-1蛋白酶抑制劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾,進(jìn)而制成前藥,不失為進(jìn)一步提高其用藥安全性、水溶性、生物利用度和療效以及改善藥代動(dòng)力學(xué)特征的有效途徑。而在這些HIV-1蛋白酶抑制劑的羥基上連接脂肪酸鏈、氨基酸、D2葡萄糖等是提高其口服利用度的常用方法。為了克服它們?cè)隗w內(nèi)的血液循環(huán)中與血漿蛋白結(jié)合而失活及快速代謝,將其與諸如聚乙二醇等親水性多聚物結(jié)合,則可延長(zhǎng)它們?cè)谘貉h(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)時(shí)間,進(jìn)而也可改善其生物利用度。當(dāng)前針對(duì)HIV-1蛋白酶抑制劑的結(jié)構(gòu)修飾,基本上都是集中在母體藥物的“裸露”羥基上進(jìn)行,其前藥的設(shè)計(jì)思路主要包括以下4

4、個(gè)方面：通過對(duì)母體藥物的羥基乙?；?并引入長(zhǎng)鏈的芳香或脂肪酸、葡萄糖、甘油二酯或氨基酸衍生物，從而提高其親脂性，這類化合物被稱為“第一代HIV-1蛋白酶抑制劑前藥”；通過對(duì)母體藥物的羥基乙?；膈?甘油酯與氨基甲酸酯等獲得高親脂性衍生物,其被稱為/第二代HIV21蛋白酶抑制劑前藥0;在母體藥物上通過共價(jià)結(jié)合親水性陰離子!陽離子!多羥基或聚乙二醇基團(tuán),而明顯改善其水溶性,目前唯一成功上市的HIV21蛋白酶抑制劑前藥Fosamprenavir(1)就是在其母體藥物Amprenavir(2)上引入磷酸酯鈣鹽而獲得,其在水中溶解度大大增加(100vs0104g/L),期臨床試驗(yàn)也顯示飲食對(duì)其藥動(dòng)學(xué)

5、無明顯影響;將HIV21蛋白酶抑制劑與核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑通過丁二酰氨基乙(丙)酸或戊二酰氨基乙(丙)酸連接起來,得到一系列結(jié)構(gòu)新穎的/雙藥0型抗HIV前藥,它們能比較容易地透過細(xì)胞膜,在細(xì)胞內(nèi)水解釋放出母體藥物,再分別作用于不同靶點(diǎn)而產(chǎn)生相互促進(jìn)的更好的抑制活性"這類/雙藥0型抗HIV前藥具有半衰期(t1/2)短!活性高的特點(diǎn),已成為當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)"HIV21蛋白酶抑制劑前藥的藥理學(xué)篩選模型一般是采用極化的單層大腸Caco22細(xì)胞,這種細(xì)胞能表達(dá)大腸黏膜的大部分酶!功能和形態(tài)學(xué)特征,包括氨基酸!葡萄糖和溢出性P2糖蛋白(P2gp)載體系統(tǒng),因此該細(xì)胞現(xiàn)在已被用來表征H

6、IV21蛋白酶抑制劑的滲透能力。1 親脂性HIV21蛋白酶抑制劑前藥將一些疏水性基團(tuán)(如長(zhǎng)鏈烷烴!膽固醇!丙三醇等)連接到HIV21蛋白酶抑制劑上可有效提高其透過細(xì)胞膜和血腦屏障的能力,其中利用丙三醇修飾所得HIV21蛋白酶抑制劑前藥可以避免其與血漿蛋白結(jié)合而引起失活及一級(jí)肝代謝,并且還可改善其在大腦中的分布"Farese研究小組將Saguinavir(3)與Indinavir(4)作為母體藥物設(shè)計(jì)合成了第一代HIV21蛋白酶抑制劑前藥(520)7,這類前藥的共同結(jié)構(gòu)特征是將其母體藥物上的羥基通過乙酰化連接一系列長(zhǎng)鏈的芳香或脂肪酸,從而提高其親脂性"它們的化學(xué)穩(wěn)定性!水解與

7、釋放原藥的速率及在HIV21感染的CEM2SS和MT4細(xì)胞中的抗HIV活性研究表明,這類前藥的抗病毒活性與其化學(xué)穩(wěn)定性(在生理?xiàng)l件下釋放母體藥物的能力)緊密相關(guān),它們的IC50值大多在10360nmol/L范圍內(nèi),t1/2為90min40h,其中化合物5和12在生理?xiàng)l件下(pH=714,T=37e)的t1/2大于24d,顯示出較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性"即使在10甚至100Lmol/L濃度下也未觀察到這類化合物的細(xì)胞毒性,表明其作為HIV21蛋白酶抑制劑前藥具有良好潛在開發(fā)前景"2 親水性HIV21蛋白酶抑制劑前藥水溶性差的藥物通常口服吸收差,口服或注射給藥時(shí)的生物利用度低"

8、;目前臨床上使用的HIV21蛋白酶抑制劑之所以水溶性差就是由于其分子本身具高親脂性,故在使用這類藥物時(shí)若不注意飲食禁忌往往會(huì)降低其口服生物利用度和臨床療效"所以,增加這類藥物的水溶性是HIV21蛋白酶抑制劑前藥設(shè)計(jì)與研究的熱點(diǎn)"在HIV21蛋白酶抑制劑上通過共價(jià)結(jié)合親水性的陰離子!陽離子!多羥基或聚乙二醇基團(tuán)是改善其水溶性的常用方法,這些前藥會(huì)在人體生理?xiàng)l件下通過化學(xué)物質(zhì)或酶的催化釋放出母體藥物4,5,9,10"Kiso研究小組以KNI2727(21)為母體藥物,在其羥基上引入酸或鹽的邊鏈合成了一系列水溶性大大提高的前藥(2230)11"試驗(yàn)結(jié)果表明,化

9、合物22!23!25能中等程度地增加其水溶性;隨著邊鏈中氨基鹽酸鹽的引入,其水溶性又大幅提高,可比母體藥物的水溶性提高513015450倍(見表2)" Kiso研究小組還以HIV21蛋白酶抑制劑KNI2272(31)!KNI2227(32)!KNI2253(33)!KNI2279(34)以及Ritonavir(35)為母體藥物,通過分子內(nèi)的OyN或NyO?；w移設(shè)計(jì)了一系列結(jié)構(gòu)新穎的HIV21蛋白酶抑制劑前藥12"其中KNI2272前藥(36)在水中的溶解度大于300g/L,超過母體藥物4000倍;而Ritonavir前藥(37)則通過一個(gè)六元環(huán)的過渡態(tài)轉(zhuǎn)變成母體藥物,其t

10、1/2超過32h,因而不具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值(見圖1)"Vierling研究小組設(shè)計(jì)并合成了一系列Saquinavir!Indinavir與Nefinavir(38)的葡萄糖!甘油二酯或氨基酸衍生物前藥(3947)13"其中Saquinavir和Indinavir的葡萄糖酯前藥顯示出很好的HIV抑制活性,前藥40和43在CEM2SS細(xì)胞中抗HIV的IC50分別達(dá)到10和48nmol/L,在MT24細(xì)胞中抗HIV的IC50分別為62和190nmol/L;且前藥4的t1/2僅為3h,而t1/2值小的前藥往往具有更好的HIV抑制活性"前藥520和3947即為/第一代HIV2

11、1蛋白酶抑制劑前藥0,而Saquinavir!Indinavir和Nefinavi的酯!甘油酯與氨基甲酸酯衍生物(4865)14即為/第二代HIV21蛋白酶抑制劑前藥0"藥理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,亮氨酸與苯丙氨酸衍生物前藥在37e的t1/2僅為34h,也就是說它們?cè)谶@個(gè)條件下能迅速地水解釋放出母體藥物;而通過-C(O)(CH2)4-連接的酪氨酸衍生物!Saquinavir的甘油酯衍生物以及二取代的Indinavir和Nefinavir的衍生物都有較長(zhǎng)的t1/2(50!57和58的t1/2分別為40!50和70h)和較低的抗HIV病毒活性"由此可見,將氨基酸通過它們的羧基共價(jià)結(jié)合到H

12、IV21蛋白酶抑制劑上得到的衍生物前藥能有效提高母體藥物的生物利用度"3 基于HIV21蛋白酶抑制劑與HIV21逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑的/雙藥0型抗HIV前藥Kiso研究小組將HIV21蛋白酶抑制劑KNI2727或KNI2840與核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑齊多夫定(AZT)通過丁二酰氨基乙(丙)酸或戊二酰氨基乙(丙)酸連接起來,合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎的/雙藥0型抗HIV前藥(6673)15"其中通過丁二酰氨基乙(丙)酸連接的前藥66和68在體內(nèi)能自發(fā)地通過形成五元環(huán)過渡態(tài)而快速水解釋放出母體藥物,因而具有較短的t1/2(分別為017和119h);而通過戊二酰氨基乙(丙)酸連接的前藥67則顯示比母體藥物更好的抗HIV活性,其抗HIV活性相對(duì)母體藥物KNI2727和AZT分別提高了920和62倍;前藥70在培養(yǎng)介質(zhì)中相對(duì)穩(wěn)定,但在組織細(xì)胞液中能水解產(chǎn)生活性母體藥物,這表明它具較強(qiáng)的HIV抑制活性在于其能透過細(xì)胞膜,并在細(xì)胞內(nèi)水解釋放出母體藥物,從而作用于不同靶點(diǎn)而增強(qiáng)活性"4 結(jié) 語進(jìn)入臨床試驗(yàn)的肽類或非肽類蛋白酶抑制劑往往因?yàn)轶w內(nèi)活性不能令人滿意!生物利用度太低!易產(chǎn)生耐藥性或交叉耐藥性而中止開發(fā),導(dǎo)致近年來未見具新型結(jié)構(gòu)的HIV21蛋白酶抑制劑獲