HIV-1蛋白酶抑制剂的研究新进展

1、精品文档HIV-1蛋白酶抑制剂的研究新进展人免疫缺陷病毒（HIV）是引起全球艾滋病（AIDS；）流行的病原。通过对 HIV-1动力学及A IDS致病机制的研究发现，HIV1逆转录酶（Reverse transcriptase , RT*）、蛋白酶（Protease , PR和整合酶（Intergrase , IN）是HIV 1基因组在复制过程中的 3个关键酶。 因此，近10年来抗HIV/AIDS药物的研制主要是针对抑制上述关键酶进行的。HIV-1编码的天冬氨酸蛋白酶是HIV- 1基因组复制的关键酶之一，也是研究抗HIV/AIDS药物的一个靶酶。HIV1编码的天冬氨酸蛋白酶对于gag和gag p

2、ol多聚蛋内的翻译加工、形成病毒核心的结构蛋白（P17, P24, p9和P7）以及其他基本的酶类如RT和IN本身都是必需的。HIV1蛋白酶抑制剂（PI）主要是作用于病毒蛋白酶，抑制HIV PR的活性，HIV在被感染的细胞中就会产生不成熟的不具感染性的病毒颗粒，从而达到使病毒不能正常装配，抑制HIV的目的。HIV-1的蛋白前体在蛋白酶催化下，加工成为成熟蛋白，而 PI可 阻止前体蛋白酶的裂解，导致无感染病毒颗粒的堆积，达到抗病毒的效果。由于PI的抗病毒作用位点不同于抗逆转录酶药物，因此， PI与此类药物联合应用时，抗病毒效力明显增 强。HIV PI的主要设计原理为 3大类：以HIV1PR切割H

3、IV前体蛋白质上的位点序列为 蓝本，设计并合成一系列个别位点突变的拟肽分子，即拟肽类HIV-1PI,它们能与HIV PR结合，但不被水解，从而产生竞争性抑制作用，目前临床上应用的多为此类药物。通过深入细致研究HIV-1 PR本身、底物或其抑制物的结构，借助晶体结构数据和计算机分子图 形学的辅助药物设计，设计出拟耽类 PI,从而产生非竞争性抑制作用，目前这类化合物大 多已遭淘汰而停止开发。另外，根据HIV PR具有Q对称轴，设计能阻止二聚化或二聚体解聚的二聚化抑制剂、环月尿抑制剂、对称性抑制剂。根据蛋白酶的晶体结构，人们设计并合成一系列拟肽类PI。药效一构象研究表明，这类化合物主要以氢键方式分别

4、与蛋白酶的Asp25, Gly27和Asp29等残基相互作用，与蛋白酶活性口袋中的氨基酸残基形成立体相互作用，从而达到抑制蛋白酶活性的目的。此类药物 也会引起一些不良反应，如腹泻、转氨酶升高、血脂增高等。另外，用药不当会产生交叉耐 药性。1 肽类 HIV1PIHIV-1逆转录酶抑制剂是获准用于AIDS治疗的首类药物，但由于此类药物的不良反应和耐药性问题的出现，使临床应用受到了一定的限制。因此，人们开始转向HIV-1PI的研究。目前已获准上市的拟肽类HIV 1 PI有沙奎那韦(saquinavir )、利托那韦(ritonavir )、奈非那韦( nelfinavir )、苛地那韦(indina

5、vir )、安普那韦(amprenavir )和洛 匹那韦(lopinavir )等多个品种；它们都是基于受体/结构( receptor /structure - bas ed),通过对HIV-1 PR切割HIV前体蛋白质上的活性位点序列为蓝本设计开发的。HIV gag和gagpol基因产物中至少存在 7个裂1. 1上市的HIV-1PI分析这几个已上市的 HIV-1 PI可发现：其生物利用度均不高：利托那韦为78%,安普那韦为70%,苛地那韦为60%,奈非那韦为43%,沙奎那韦则更低，只有4%。食物对药物吸收的影响：沙奎那韦，奈非那韦，苛地那韦受食物影响较大，而利托那韦和安普那韦则受影响稍小。

6、对细胞色素P450的抑制：利托那韦和奈非那韦对其抑制较强，沙奎那韦和安普那韦较弱，而苛地那韦则处于中等。英国 Glaxo Wellcome公司开发的安普那韦，商品名为Agenerase,是新近上市的较好的拟肽类HIV-1PI,安普那韦能阻止HIV成熟所必需的蛋白质前体分裂，从而干扰病毒成熟过程，继而释放出未成 熟的不具感染性病毒分子。安普那韦吸收速度快，可与食物同服，但高脂饮食可降低本品吸 收，11/27-10. 6h, bid ,经肝脏CYP3A4酶代谢，中度肝功能不全患者血清浓度能增加2倍。对其他PI耐药的病毒株对本品敏感，而对安普那韦耐药的病毒株却对其他PI敏感，利托那韦还可增加安普那韦

7、的血药浓度，因此，安普那韦可与其他PI联合应用。安普那韦抑制CYP3A41活性，能增加经该酶代谢的药物血清浓度，利福平可诱导 CYP3A耐性，使该药血药浓度降低达90%,因此安普那韦不能与CYP3A镌导剂或抑制剂联合使用。通过对利托那韦的 X射线晶体结构研究，设汁了化合物洛匹那韦。洛匹那韦与活性位点 V82的相互作用极弱， 能有效抑制野生型及突变型HIV1 PR,阻断HIV1的复制，高效抑制抗利托那韦的耐药株，因此，与利托那韦组成复方制剂，于 2000年经FDA批准上市。洛 匹那书是通过抑制 HIV复制或生长而减慢 AIDS的发展，从而降低厂 HIV的浓度，利托那韦 能抑制CYP3A寸洛匹那韦

8、的代谢，从而使其血药浓度增加。体外研究表明，洛匹那韦抗病毒 的EG。值约为利托那韦的1/10倍；临床研究表明，洛匹那韦的抗病毒活性显著高于利托那 韦，因此复方剂的抗病毒活性取决了洛匹那韦。洛匹那韦与抗结核病药利福平合用，可引起病毒对洛匹那韦或其他 PI和其他同服的抗病毒药的应答减少或产生耐药性，故不宜合用， 也禁止与主要经 CYP3M CYP2D6代谢的药物合用。洛匹那韦与沙奎那韦、苛地那韦、安普 那韦合用，可产生协同作用。本品疗效优于奈非那韦，因此，洛匹那书已在20多个国家批准临床使用。与HIV1PI耐药性相关的氨基酸关键突变位点已研究清楚：沙奎那韦( G48v, L90M), 利托那韦(V

9、82A7 F/s, I84v),苛地那韦(M46I/L, V82A, 184V),奈非那韦(D30N M461, A71v, 184V ),安普那韦(150v),除关键突变位点外，还有多个其他突变位点。1个氨基酸的突变即可产生耐药抹，有的耐药株可发生多处氨基酸突变。对耐药株分子生物学深入研究及耐药株突变氨基酸的定位，既可指导临床用药尽量避免交叉耐药性，又可指导今后抗耐药HIV-1 PI的设计研究。利托那韦抗药性相关的氨基酸关键突变发生在缴氨酸82位(V82)的活性位点。1. 2临床试验中的拟肽类 HIV-1PI自1988年Kohl等的实验证明，HIV PR是HIV感 染和复制的必需酶，可以作为

10、抗AIDS药物的靶点以来，人们已合成和筛选到近百种有抗病毒活性的化合物。目前除沙奎那韦、利托那韦、奈非那韦、苛地那韦、安普那韦、洛匹那韦 等作为临床药物外，为克服上市的HIV-1 PI的耐药性和交叉耐药性问题，新的HIV-1 PI 得以开发研究，其中 atazanavir ,替普那韦，KNI- 272、Palinavir , Nar-DG-35 等 HIV PI都已进入n及 出期临床试验，且显示抗HIV活性，并与齐多夫定(AZT)等逆转录酶抑制剂有协同作用。为寻找强效、具口服活性、抗变异HIV病毒株而又可克服交叉耐药性的新型HIV-1PI ,布迈施贵宝公司在合成的一系列二芳香取代基的氮杂二肽药

11、物中，发现atazanavir具有抗野生型和突变型 HIV病毒株的强活力，且小鼠口服后显示高生物利用度。体外实验表明， 与利托那韦或奈非那韦相比，atazanavir 不易产生耐药性，即便产生耐药性，也是源自一种新型蛋白酶突变体(N88S,其次为184V)。对感染一种临床分离 HIV1病毒的人淋巴细 胞，当与拉米夫定(3T。、去羟肌昔(ddl )、司他夫定(stavudine )和AZT等合用时，a tazanavir可产生中等强度的抗 HIV协同作用，且使用最高试验剂量时细胞毒性并未增加。 这表明，该药可与各种抗HIV病毒药物，包括核昔类似物和其他PI联用。实验显示，atazanavir 有

12、强抗HIV活性，其EG0为25nmol - L-1,对纯化 HIV-1蛋白酶IC50为26nmol L-1,所以它比目前获准上市的其他HIV-1 PI作用更强。该药对感染 HIV1/MN勺MT-2人类T淋巴细胞，其 E%和ED9o值分另I为1. 4和3nmol L-1,选择性比其细胞毒性值( CG /CG0= 21. 8/31. 8 mol - L-1)高1000倍；而对野生型病毒的有效剂量为0 . 01Wmol L-1。同时，atazanavir与沙奎那韦不产生交叉抗药性，它对耐沙奎那韦、奈非那韦、前地那 韦、安普那韦的 HIV-1有良好活性，atazanavir 是有潜力的HIV- 1PI

13、的目标化合物，口 服吸收血药浓度高， 具有良好的抗 HIV-1作用，早已进入出期临床试验、并已在FDA注册，极有希望批准上市。替普那韦(tiprannvir )在I/n期临床试验中，据 4周的观察，药物耐受性良好，腹 泻、恶心、呕吐为主要的不良反应，这些不良反应可通过适当调节给药剂量进行控制。替普那韦在给药剂量 900, 1200和1500mg时其达到稳态时的峰浓度分别为(1. 2 ± 0.6),(1. 9±1. 2)和(2. 8±1. 6)科mol L-1。替普那韦与核昔逆录酶抑制剂联合用药后d11, 3个给药剂量组 HIV RNA水平的对数值分别下降 1. 0

14、, 1. 3和1 . 2。根据临床观察记 录，HIV RNA水平变化与治疗过程中患者的合作行关。替普那韦与核芳逆转录酶抑制剂联合用药的药动学与替普那韦单独在健康志愿者身上用药的药动学结果相似。替普那韦也是极有潜力的HIV1 PI目标化合物，已进入出期临床试验。目前，正在研究开发的KNI 272已进入H期临床试验。试验结果表明，此化合物在单核细胞/巨噬细胞中易被氧化，从而影响它们的抗病毒潜力。在上市的几种 PI中，只有KN I272易被氧化。KNI- 272在单核细胞/巨噬细胞中代谢产生2种产物，这2种产物降低了 HIV-1 PI的活性。以前的HIV- 1 PI ,在抑制病毒复制方面活性较低；而

15、在HIV-1感染的外周血液单核细胞/巨噬细胞中，PI抑制HIV- 1感染T细胞的活性较高。KNI-272在HIV-1病毒的生命周期中， 至少有2个作用靶点，其中1个靶点出现在病 毒结构蛋白表达之前。KNI272抑制病毒颗粒成熟，能有效抑制野生型及耐药突变株V82F/184V, KNI272是一个活性很强的 HIV1PI。基于结构的热力学分析表明，KNI272提供了一个重要的 HIV- 1PI的设计模式，使其不易产生突变株。作为正在进行n期临床研究的HIV-1PI Nar DG35,治疗剂量还未最后确定。患者服用Nar-DG- 35不到2周。病毒载体就减少，CD4细胞数增加。NarDG- 35可以透过血脑屏障，这种穿过血脑屏障能力是很重要的，它能使药物在中枢神经系统发挥抗HIV作用。口服制剂，服用简单、方便。在 90d的临床前试验中，没有明显不良反应的记录。i/n 期临床研究表明，本品耐受性良好。与其他 PI相比，本品合成步骤少，成本低，是个极具 竞争力的PI。Nar-DG-35前药水溶性好，作为先导化合物，会有更多灵活的药物设计途 径。贲尼那韦(palinavir )是对HIV1和HIV-2有效的PI ,具有高抗病