HIV-1蛋白酶抑制劑的研究新進(jìn)展

1、精品文檔HIV-1蛋白酶抑制劑的研究新進(jìn)展人免疫缺陷病毒（HIV）是引起全球艾滋?。ˋIDS；）流行的病原。通過對 HIV-1動力學(xué)及A IDS致病機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，HIV1逆轉(zhuǎn)錄酶（Reverse transcriptase , RT*）、蛋白酶（Protease , PR和整合酶（Intergrase , IN）是HIV 1基因組在復(fù)制過程中的 3個關(guān)鍵酶。 因此，近10年來抗HIV/AIDS藥物的研制主要是針對抑制上述關(guān)鍵酶進(jìn)行的。HIV-1編碼的天冬氨酸蛋白酶是HIV- 1基因組復(fù)制的關(guān)鍵酶之一，也是研究抗HIV/AIDS藥物的一個靶酶。HIV1編碼的天冬氨酸蛋白酶對于gag和gag p

2、ol多聚蛋內(nèi)的翻譯加工、形成病毒核心的結(jié)構(gòu)蛋白（P17, P24, p9和P7）以及其他基本的酶類如RT和IN本身都是必需的。HIV1蛋白酶抑制劑（PI）主要是作用于病毒蛋白酶，抑制HIV PR的活性，HIV在被感染的細(xì)胞中就會產(chǎn)生不成熟的不具感染性的病毒顆粒，從而達(dá)到使病毒不能正常裝配，抑制HIV的目的。HIV-1的蛋白前體在蛋白酶催化下，加工成為成熟蛋白，而 PI可 阻止前體蛋白酶的裂解，導(dǎo)致無感染病毒顆粒的堆積，達(dá)到抗病毒的效果。由于PI的抗病毒作用位點(diǎn)不同于抗逆轉(zhuǎn)錄酶藥物，因此， PI與此類藥物聯(lián)合應(yīng)用時，抗病毒效力明顯增 強(qiáng)。HIV PI的主要設(shè)計(jì)原理為 3大類：以HIV1PR切割H

3、IV前體蛋白質(zhì)上的位點(diǎn)序列為 藍(lán)本，設(shè)計(jì)并合成一系列個別位點(diǎn)突變的擬肽分子，即擬肽類HIV-1PI,它們能與HIV PR結(jié)合，但不被水解，從而產(chǎn)生競爭性抑制作用，目前臨床上應(yīng)用的多為此類藥物。通過深入細(xì)致研究HIV-1 PR本身、底物或其抑制物的結(jié)構(gòu)，借助晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)分子圖 形學(xué)的輔助藥物設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出擬耽類 PI,從而產(chǎn)生非競爭性抑制作用，目前這類化合物大 多已遭淘汰而停止開發(fā)。另外，根據(jù)HIV PR具有Q對稱軸，設(shè)計(jì)能阻止二聚化或二聚體解聚的二聚化抑制劑、環(huán)月尿抑制劑、對稱性抑制劑。根據(jù)蛋白酶的晶體結(jié)構(gòu)，人們設(shè)計(jì)并合成一系列擬肽類PI。藥效一構(gòu)象研究表明，這類化合物主要以氫鍵方式分別

4、與蛋白酶的Asp25, Gly27和Asp29等殘基相互作用，與蛋白酶活性口袋中的氨基酸殘基形成立體相互作用，從而達(dá)到抑制蛋白酶活性的目的。此類藥物 也會引起一些不良反應(yīng)，如腹瀉、轉(zhuǎn)氨酶升高、血脂增高等。另外，用藥不當(dāng)會產(chǎn)生交叉耐 藥性。1 肽類 HIV1PIHIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑是獲準(zhǔn)用于AIDS治療的首類藥物，但由于此類藥物的不良反應(yīng)和耐藥性問題的出現(xiàn)，使臨床應(yīng)用受到了一定的限制。因此，人們開始轉(zhuǎn)向HIV-1PI的研究。目前已獲準(zhǔn)上市的擬肽類HIV 1 PI有沙奎那韋(saquinavir )、利托那韋(ritonavir )、奈非那韋( nelfinavir )、苛地那韋(indina

5、vir )、安普那韋(amprenavir )和洛 匹那韋(lopinavir )等多個品種；它們都是基于受體/結(jié)構(gòu)( receptor /structure - bas ed),通過對HIV-1 PR切割HIV前體蛋白質(zhì)上的活性位點(diǎn)序列為藍(lán)本設(shè)計(jì)開發(fā)的。HIV gag和gagpol基因產(chǎn)物中至少存在 7個裂1. 1上市的HIV-1PI分析這幾個已上市的 HIV-1 PI可發(fā)現(xiàn)：其生物利用度均不高：利托那韋為78%,安普那韋為70%,苛地那韋為60%,奈非那韋為43%,沙奎那韋則更低，只有4%。食物對藥物吸收的影響：沙奎那韋，奈非那韋，苛地那韋受食物影響較大，而利托那韋和安普那韋則受影響稍小。

6、對細(xì)胞色素P450的抑制：利托那韋和奈非那韋對其抑制較強(qiáng)，沙奎那韋和安普那韋較弱，而苛地那韋則處于中等。英國 Glaxo Wellcome公司開發(fā)的安普那韋，商品名為Agenerase,是新近上市的較好的擬肽類HIV-1PI,安普那韋能阻止HIV成熟所必需的蛋白質(zhì)前體分裂，從而干擾病毒成熟過程，繼而釋放出未成 熟的不具感染性病毒分子。安普那韋吸收速度快，可與食物同服，但高脂飲食可降低本品吸 收，11/27-10. 6h, bid ,經(jīng)肝臟CYP3A4酶代謝，中度肝功能不全患者血清濃度能增加2倍。對其他PI耐藥的病毒株對本品敏感，而對安普那韋耐藥的病毒株卻對其他PI敏感，利托那韋還可增加安普那韋

7、的血藥濃度，因此，安普那韋可與其他PI聯(lián)合應(yīng)用。安普那韋抑制CYP3A41活性，能增加經(jīng)該酶代謝的藥物血清濃度，利福平可誘導(dǎo) CYP3A耐性，使該藥血藥濃度降低達(dá)90%,因此安普那韋不能與CYP3A鐫導(dǎo)劑或抑制劑聯(lián)合使用。通過對利托那韋的 X射線晶體結(jié)構(gòu)研究，設(shè)汁了化合物洛匹那韋。洛匹那韋與活性位點(diǎn) V82的相互作用極弱， 能有效抑制野生型及突變型HIV1 PR,阻斷HIV1的復(fù)制，高效抑制抗利托那韋的耐藥株，因此，與利托那韋組成復(fù)方制劑，于 2000年經(jīng)FDA批準(zhǔn)上市。洛 匹那書是通過抑制 HIV復(fù)制或生長而減慢 AIDS的發(fā)展，從而降低廠 HIV的濃度，利托那韋 能抑制CYP3A寸洛匹那韋

8、的代謝，從而使其血藥濃度增加。體外研究表明，洛匹那韋抗病毒 的EG。值約為利托那韋的1/10倍；臨床研究表明，洛匹那韋的抗病毒活性顯著高于利托那 韋，因此復(fù)方劑的抗病毒活性取決了洛匹那韋。洛匹那韋與抗結(jié)核病藥利福平合用，可引起病毒對洛匹那韋或其他 PI和其他同服的抗病毒藥的應(yīng)答減少或產(chǎn)生耐藥性，故不宜合用， 也禁止與主要經(jīng) CYP3M CYP2D6代謝的藥物合用。洛匹那韋與沙奎那韋、苛地那韋、安普 那韋合用，可產(chǎn)生協(xié)同作用。本品療效優(yōu)于奈非那韋，因此，洛匹那書已在20多個國家批準(zhǔn)臨床使用。與HIV1PI耐藥性相關(guān)的氨基酸關(guān)鍵突變位點(diǎn)已研究清楚：沙奎那韋( G48v, L90M), 利托那韋(V

9、82A7 F/s, I84v),苛地那韋(M46I/L, V82A, 184V),奈非那韋(D30N M461, A71v, 184V ),安普那韋(150v),除關(guān)鍵突變位點(diǎn)外，還有多個其他突變位點(diǎn)。1個氨基酸的突變即可產(chǎn)生耐藥抹，有的耐藥株可發(fā)生多處氨基酸突變。對耐藥株分子生物學(xué)深入研究及耐藥株突變氨基酸的定位，既可指導(dǎo)臨床用藥盡量避免交叉耐藥性，又可指導(dǎo)今后抗耐藥HIV-1 PI的設(shè)計(jì)研究。利托那韋抗藥性相關(guān)的氨基酸關(guān)鍵突變發(fā)生在繳氨酸82位(V82)的活性位點(diǎn)。1. 2臨床試驗(yàn)中的擬肽類 HIV-1PI自1988年Kohl等的實(shí)驗(yàn)證明，HIV PR是HIV感 染和復(fù)制的必需酶，可以作為

10、抗AIDS藥物的靶點(diǎn)以來，人們已合成和篩選到近百種有抗病毒活性的化合物。目前除沙奎那韋、利托那韋、奈非那韋、苛地那韋、安普那韋、洛匹那韋 等作為臨床藥物外，為克服上市的HIV-1 PI的耐藥性和交叉耐藥性問題，新的HIV-1 PI 得以開發(fā)研究，其中 atazanavir ,替普那韋，KNI- 272、Palinavir , Nar-DG-35 等 HIV PI都已進(jìn)入n及 出期臨床試驗(yàn)，且顯示抗HIV活性，并與齊多夫定(AZT)等逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑有協(xié)同作用。為尋找強(qiáng)效、具口服活性、抗變異HIV病毒株而又可克服交叉耐藥性的新型HIV-1PI ,布邁施貴寶公司在合成的一系列二芳香取代基的氮雜二肽藥

11、物中，發(fā)現(xiàn)atazanavir具有抗野生型和突變型 HIV病毒株的強(qiáng)活力，且小鼠口服后顯示高生物利用度。體外實(shí)驗(yàn)表明， 與利托那韋或奈非那韋相比，atazanavir 不易產(chǎn)生耐藥性，即便產(chǎn)生耐藥性，也是源自一種新型蛋白酶突變體(N88S,其次為184V)。對感染一種臨床分離 HIV1病毒的人淋巴細(xì) 胞，當(dāng)與拉米夫定(3T。、去羥肌昔(ddl )、司他夫定(stavudine )和AZT等合用時，a tazanavir可產(chǎn)生中等強(qiáng)度的抗 HIV協(xié)同作用，且使用最高試驗(yàn)劑量時細(xì)胞毒性并未增加。 這表明，該藥可與各種抗HIV病毒藥物，包括核昔類似物和其他PI聯(lián)用。實(shí)驗(yàn)顯示，atazanavir 有

12、強(qiáng)抗HIV活性，其EG0為25nmol - L-1,對純化 HIV-1蛋白酶IC50為26nmol L-1,所以它比目前獲準(zhǔn)上市的其他HIV-1 PI作用更強(qiáng)。該藥對感染 HIV1/MN勺MT-2人類T淋巴細(xì)胞，其 E%和ED9o值分另I為1. 4和3nmol L-1,選擇性比其細(xì)胞毒性值( CG /CG0= 21. 8/31. 8 mol - L-1)高1000倍；而對野生型病毒的有效劑量為0 . 01Wmol L-1。同時，atazanavir與沙奎那韋不產(chǎn)生交叉抗藥性，它對耐沙奎那韋、奈非那韋、前地那 韋、安普那韋的 HIV-1有良好活性，atazanavir 是有潛力的HIV- 1PI

13、的目標(biāo)化合物，口 服吸收血藥濃度高， 具有良好的抗 HIV-1作用，早已進(jìn)入出期臨床試驗(yàn)、并已在FDA注冊，極有希望批準(zhǔn)上市。替普那韋(tiprannvir )在I/n期臨床試驗(yàn)中，據(jù) 4周的觀察，藥物耐受性良好，腹 瀉、惡心、嘔吐為主要的不良反應(yīng)，這些不良反應(yīng)可通過適當(dāng)調(diào)節(jié)給藥劑量進(jìn)行控制。替普那韋在給藥劑量 900, 1200和1500mg時其達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的峰濃度分別為(1. 2 ± 0.6),(1. 9±1. 2)和(2. 8±1. 6)科mol L-1。替普那韋與核昔逆錄酶抑制劑聯(lián)合用藥后d11, 3個給藥劑量組 HIV RNA水平的對數(shù)值分別下降 1. 0

14、, 1. 3和1 . 2。根據(jù)臨床觀察記 錄，HIV RNA水平變化與治療過程中患者的合作行關(guān)。替普那韋與核芳逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑聯(lián)合用藥的藥動學(xué)與替普那韋單獨(dú)在健康志愿者身上用藥的藥動學(xué)結(jié)果相似。替普那韋也是極有潛力的HIV1 PI目標(biāo)化合物，已進(jìn)入出期臨床試驗(yàn)。目前，正在研究開發(fā)的KNI 272已進(jìn)入H期臨床試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，此化合物在單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞中易被氧化，從而影響它們的抗病毒潛力。在上市的幾種 PI中，只有KN I272易被氧化。KNI- 272在單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞中代謝產(chǎn)生2種產(chǎn)物，這2種產(chǎn)物降低了 HIV-1 PI的活性。以前的HIV- 1 PI ,在抑制病毒復(fù)制方面活性較低；而

15、在HIV-1感染的外周血液單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞中，PI抑制HIV- 1感染T細(xì)胞的活性較高。KNI-272在HIV-1病毒的生命周期中， 至少有2個作用靶點(diǎn)，其中1個靶點(diǎn)出現(xiàn)在病 毒結(jié)構(gòu)蛋白表達(dá)之前。KNI272抑制病毒顆粒成熟，能有效抑制野生型及耐藥突變株V82F/184V, KNI272是一個活性很強(qiáng)的 HIV1PI?；诮Y(jié)構(gòu)的熱力學(xué)分析表明，KNI272提供了一個重要的 HIV- 1PI的設(shè)計(jì)模式，使其不易產(chǎn)生突變株。作為正在進(jìn)行n期臨床研究的HIV-1PI Nar DG35,治療劑量還未最后確定。患者服用Nar-DG- 35不到2周。病毒載體就減少，CD4細(xì)胞數(shù)增加。NarDG- 35可以透過血腦屏障，這種穿過血腦屏障能力是很重要的，它能使藥物在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮抗HIV作用?？诜苿?，服用簡單、方便。在 90d的臨床前試驗(yàn)中，沒有明顯不良反應(yīng)的記錄。i/n 期臨床研究表明，本品耐受性良好。與其他 PI相比，本品合成步驟少，成本低，是個極具 競爭力的PI。Nar-DG-35前藥水溶性好，作為先導(dǎo)化合物，會有更多靈活的藥物設(shè)計(jì)途 徑。賁尼那韋(palinavir )是對HIV1和HIV-2有效的PI ,具有高抗病