抗艾滋病药物的进展北京大学药学院

抗艾滋病药物的研究进展（RecentDevelopmentsinAnti-AIDSDrugs）刘俊义北京大学药学院AIDS的蔓延1981年报道首例AIDS以来，全世界累积HIV感染者7000万人，2000多万人死于AIDS。2002年WHO统计，全世界HIV携带者和患者的总人数为4200万。2003年新感染HIV的人数500万，95%来自发展中国家。死于AIDS的人数为330万。每年新感染人数呈指数上升趋势。1985年中国发现首例AIDS病人。1995年每年感染HIV急剧增加，现有100多万人感染上HIV。10%的感染人群进入发病期。中国HIV感染人数排在世界第十四位，每年增加人数排世界第一位。中国AIDS的概况AIDS的治疗1995年中国AIDS病人，每人每年的平衡药费约为8万元。2002年国内病人，每人每年的平均药费约3万元。2002年国家药监局批准仿制生产4种国外抗HIV药物，即齐多夫定（Zidovudine）、去羟肌苷（Didanosine）、司他夫定（Stavudine）和奈韦拉平（Nevirapine）。国产化药物可使病人用药费用降至每年约3000~5000元。研发具有自主知识产权的药物是一个十分迫切和重要的课题。HIV病毒的结构和复制1983年Dr.LucMontagnier等人首先发现AIDS的病因—HIV(Humanimmunodeficiencyvirus)。1984年Dr.RobertGallo研究小组证实了的Dr.Montagnier研究成果。HIV是RNA病毒，分为HIV-1，HIV-2两种。

2个单链RNA

表面为双脂膜

酶（RT，pH，Ig）

结构蛋白（p24，p17，p7）

糖蛋白gp120，gp41HIV体外不能繁殖，借助人体细胞复制再生。HIV在血液中的半衰期小于6h，但进入细胞内每天产生约1010病毒颗粒，每年大约可繁殖140代。HIV复制过程大致可分为七个步骤：病毒进攻细胞（Binding）：病毒表面糖蛋白gp120、gp41与CD4受体结合融合（Fusing）：病毒表面糖蛋白构象变化后与细胞膜进行融合。逆转录（Reversetranscription）：进入细胞的单链病毒RNA在HIV-RT作用下合成双链病毒DNA。整合（Integration）：双链病毒DNA在整合酶作用下进入细胞核内。转录（Transcription）：病毒DNA借助细胞核转录大量病毒RNA。转译（Translation）：病毒RNA合成长链蛋白。组合并溢出(Assembly&Budding)：病毒RNA、酶、结构蛋白在细胞内组合成大量新病毒，溢出细胞，进攻其他细胞。基于HIV复制过程，药物化学家采用不同策略阻断病毒复制。已有17种抗HIV的化学药(20种剂型)被FDA批准。按作用机制分为四类：

A：核苷类逆转录酶抑制剂（NRTIS）B：非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTIS）

C：蛋白水解抑制剂（PIS）D：融合抑制剂（FIS）抗AIDS药物临床治疗疗AIDS的药药物名称批准日期公司NRTIS齐多夫定(Zidovudine,AZT)1987.3GlaxoSmithKline去羟肌苷(Didanosine,ddI)1991.10BristolMyersSquibb扎西他宾(Zaicitabine,ddC)1992.6Roche司他夫定(Stavudine,d4T)1994.6BristolMyersSquibb拉米夫定(Lamivudine,3TC)1995.11GlaxoSmithKline双汰芝(AZT+3TC)1997.9GlaxoSmithKline阿巴卡伟(Abacavir,ABC)1998.12GlaxoSmithKline三协维(AZT+3TC+ABC)2000.11GlaxoSmithKline替诺福韦(Tenofovir)2001.10GlaxoSmithKlineNNRTIS奈韦拉平(Nevirapine)1996.6BoehringRoxane地拉韦啶(Delavirdine)1997.4Pharmacia依非韦伦(Efavirenz)1998.9BristolMeyersSquibb/DupontPIS沙奎那韦(硬胶囊)1995.12Roche茚地那韦(Indinavir)1996.3Merck利托那韦(Ritonavir)1996.3Abbott沙奎那韦(软胶囊)1997.7Roche奈非那韦(Nelfinavir)1993.3Rfizer,Roche安普那韦(Amprenavir)1999.4GlaxoSmithKline洛匹那韦2000.9AbbotFIST202003.3TrimerisNRTIS结构构NNRTIS结结构PIS结结构CombinationTherapy主要问题题：抗药性组合疗法法(鸡鸡尾酒疗疗法)—三种药药物，占占总处方方的76.8%。1PI+2NRTI+0NNRTI37%0PI+2NRTI+1NNRTI32.4%0PI+3NRTI+0NNRTI7.4%2PI+2NRTI+0NNRTI6.8%0PI+2NRTI+0NNRTI3.3%其他13.3%组合疗法法的优缺缺点优点：★疗效明显显优于单单方药★延缓药物物抗药性性的产生生缺点：★剂量大，，品种多多，药物物自身及及之间的的毒副作用使病病人难以以忍受★服药次数数频繁，，病人难难以坚持持★药品价格格昂贵，，病人难难以承受受抗AIDS药物物研究进进展重要靶点点：HIV-RT，，HIV-P现有药物物：7个NRTIS，3个个NNRTIS，6个个PIS设计：基于酶的的三维结结构、生生理功能能和药物物作用的的活性部部位。FDA对对现有类类型药物物的评价价指标：：①活性更高高、毒性性更低；；②对耐药性性的病毒毒有很强强的抑制制作用；；③很好的药药代性质质，如较较长的作作用时间间，服用用方便等等。NRTIS的研研究进展展NRTIS的作作用机理理NRTIS的结结构特点点分子中含含有碱基基和类似似五元环环糖的结结构五元糖环环没有3’-位羟羟基在糖环单单元有不不同的杂杂原子被被引入也有开环环的糖的的类似物物构型与天天然核苷苷相同，，只有3TC与与天然核核苷构型型相反，，为左旋旋体，它它比右旋旋体毒性性更低，，活性更更强，能能抑制HIV-1、HIV-2，HBV。。第二代NRTISTenofovir（（替诺福福韦）为为单磷酸酸核苷类类药物，，越过了了体内单单磷酸化化(体体内活化化最困难难步骤)。前药形式式：将磷酸核核苷做成成某种前前药形式式，以提提高体内内的吸收收，是提提高药物物生物利利用度的的一种有有效形式式。较成功例例子：前药单单磷酸酸核苷(NRTI-P)NRTI-3P化合物（A）(Tenofovirdisproxil)已已完成成Ⅲ期临临床试验验，2002年年在欧美美已完成成了新药药和销售售申请。。代谢前药代谢谢①细胞胞②代谢谢化合物（B）正在抗HBVⅢⅢ期临临床后期期试验。。（A）和（B）均为口服服前药。。化合物（C）是ddA前前药，它它对HIV的的活性性要比母母体ddA强强1000倍。。化合物（D）是d4T单单磷酯化化后的一一种前药药形式，，它的活活性比母母体化合合物d4T强强约100倍。。FTC是一个新新的NRTI，，已完成成了抗HIVⅢⅢ期临床床，2002年年秋已向向FDA申请新新药，同同时它作作为抗HBV药药物处ⅡⅡ期临床床试验。。FTC是3TC的一个个衍生物物，对HIV、、HBV有很强强的抑制制作用，，它与许许多抗HIV药药物有很很好的协协同作用用，可与与另一个个核苷类类药物、、蛋白酶酶抑制剂剂、非核核苷类逆逆转录酶酶抑制剂剂联合使使用。FTC的安全性性和有效效性比同同类药物物更好。。FTC对3TC产生的的变异病病毒没有有抑制作作用。SPD754已进入ⅠⅠ期临床床试验，，是3TC的的同分分异构体体。对变异病病毒菌株株(如如AZT，3TC和和PIS等等引起起的）均均有很强强的抑制制作用，，而它并并不产生生抗药性性。FTC和SPD754在体内作作用时间间长，每每天只需需服药一一次。DAPP和F-ddA正处在ⅡⅡ期临床床，它可可抑制由由AZT和3TC引起起的变异异HIV菌菌株的复复制。DAPP单独或联联合使用用都表现现出很好好疗效，，强于d4T、、ddI、Adefovir。单独独使用，，每天2次，每每次300mg，可可使病人人体内病病毒快速速降低90%以上上。F-ddA很有效，，但不良良反应严严重，甚甚至有病病人死亡亡，已终终止了临临床试验验。NNRTI的研研究进展展NNRTIS的的作用机机理作用部位位：HIV-1RT疏水腔腔(亲亲脂性强强)与其其底物作用部位位1nm处。作用方式式：NNRTI进入入“疏水水腔”后后与其表表面的活活性AA形形成稳定定的复合合物。作用机理理：改变HIV-1RT的的构象而而影响到到底物作作用部位构构象的变变化，而而使酶丧丧失逆转转录病毒DNA的的正常功功能。NNRTIS有非常强强的抑制制活性，，IC50可达nM。目前临床床上使用用的药物物有3个(Nevirapine、Delavirdine、Efavirenz）缺点：容易产生生抗药性性，原因因是酶活活性部位位AA易发生变变异。克服缺点点：与NRTI合用用，初期期使用足足够大的的量。新NNRTIS的结构构特点结构多样样性，已已有30多多种各类类化合物物作用于于HIV-1RT的““疏水腔腔”。进入临床床的候选选药物NNRTIS的的临床试试验Emivirine(MKC-442)作为第二二代NNRTI进入ⅢⅢ期临床床，它在在联合用用药（三三种）显显示出了了良好抑抑制活性性，但不不幸的是是，与现现在使用用的同类类药物相相比优势势不明显显。DPC083已进入ⅡⅡ期临床床，它对对单变异异或双变变异病毒毒菌株的的抑制活活性可达达nM。。DPC083是Efavirenz的衍生生物，但但它比Efavirenz的的抑制活活性要强强10~20倍，，其原因因是它与与血液中中蛋白的的结合力力较弱，，药物在在血液中中有较高高的浓度度。DPC083的副作用用主要在在神经系系统，如如头昏、、眼花、、皮疹。。UC781可使AZT恢复复对由其其自身导导致的抗抗药性病病毒产生生抑制活活性。UC781还有杀菌菌作用。。AG1549可与RT酶酶在p66区域域形成广广泛的氢氢键(如101、、103、236等)，对多种变变异的HIV病病毒有很强的的抑制作作用，对对狗的长期期毒性试试验中都都出现了血血管炎副副作用。。研制该药药的Agouron公公司正与与FDA合作作进行更更多的毒毒性试验验。SJ3366是MKC-442的的一个个衍生物物，对HIV-1抑抑制活性性EC50＜1nM。毒毒性与活活性比要要大于4百万。。SJ3366还可抑制制HIV-2进入细细胞。TMC125它可以非非常有效效地抑制制变异病病毒的复复制。单单独使用用7天可可使血液液内病毒毒量降低低约2个个数量级级，其效效果类似似于正在在试验中中的5药药处方。。PNU142721有很好的的生物利利用度，，并能透透过血脑脑屏障，，有利于于抑制储储存在大大脑细胞胞内的病病毒。(+)CalanolideA是唯一来来源于植植物的天天然产物物，已进进入ⅡⅡ期临临床，它它是四环环香豆素素类化合合物，分分子中有有3个手手性中心心，在体体内有很很好的生生物利用用度，体体内半衰衰期约为为20h，有利利于病人人每天服服药的次次数。蛋白水解解酶抑制制剂研究究进展HIV-PR图图，P145作用机制制：HIV-PR作作用于HIV复复制过程程的后期期环节，，它的功功能是在在病毒RNA转译的的长链蛋蛋白质的的特定位位置(pro-phe)进进行水水解，以以产生新新病毒组组装时所所需的功功能性酶酶和结构构蛋白。。HIV-PR抑抑制剂：：它是基于于酶的结结构和作作用机制制而设计计的一类类药物，，是模仿仿多肽结结构和水水解反应应的过渡渡态，使使药物和和酶之间间有很强强的亲和和力。HIV-PR抑制剂可逆性地占据据了酶与底物物作用的空间间，使HIV-PR不能能与底物结合合而水解相应应的肽键肽。。目前临床上使使用的HIV-PR抑制制剂Saquinavir、、Ritonavir、、Indinavir、、Nelfinavir、Amprenavir、Lopinavir。结构特点：多肽分子中都都含有一个不不可水解的羟羟乙基()结构。单独使用4~12周，体体内病毒降低低2~3个数数量级。与NRTI联联合使用时，，60~95%的病人体体内病毒可降降低到血液中中检测不出，，是最有效药药物。缺点：易与血液中很很多蛋白结合合，且体内代代谢快，临床床用量大。新的(第二二/三代)HIV-PRI研究进进展原则：①着重于具有非非多肽骨架结结构的分子，，以期有更广广泛的抗HIV活性、或或能增加口服服生物利用度度，或改善药药物的代谢性性质，能对变变异病毒有强强的抑制作用用。②合成成本要低低，设计结构构简单、合成成方便的、手手性中心少的的非肽类药物物。临床正在试验验的HIV-PRIAtazanavir(2322632)是一个新的多多肽类药物，，在Ⅲ期临床床试验中，它它的体外活性性要优于现有有药物(IC50=2.6~5.3nM)。特点是是体内易吸收收，不易产生生抗药物，有有良好的药代代动力学性质质。Tipranavir(PNU140690)进入Ⅱ/Ⅲ期期临床，对现现有药物产生生抗药性的病病毒有作用。。在肝脏代谢谢快，临床试试验与Ritonavir合并使用用。Mozennavir(DMP450)是环脲类化合合物，Ⅱ期临临床试验中，，体外试验强强于所有PRI的活活性，对HIV-1、、HIV-2都有很好的的抑制活性，，有良好的口口服生物利用用度，合成简简便，可降低低未来的药品品价格。整合酶抑制剂剂整合酶(Integrase)是是HIV复制过过程中必需酶酶之一，是药药物设计计的理想靶点点。整合酶是HIV所特有的的酶，在人体体细胞中不存存在。成功的整合酶酶抑制剂应该该有良好的选选择性和较低低的毒性，到到目前为止无无整合酶抑制制剂问世。作用机制：该酶是将双螺螺旋的病毒DNA带带入细胞核内内，水解病病毒DNA双链中两两个3’端端的磷酸核核苷，产生的的羟基在整合合酶的作用下下进攻细胞宿宿主基因，并并以共价键的的方式与细胞胞宿主DNA链相连连，病毒DNA和宿宿主DNA结为一体体，继而病毒毒DNA开始始借助细胞核核的功能和环环境转录大量量病毒RNA。整合酶抑制剂剂研究中存在在的问题及进进展早期筛选模型型不可靠：不少化合物在在酶试验中显显示出了活性性，但在细胞胞试验中无活活性。不同模模型筛选结果果不一致，是是主要的问题题。活性化合物的的选择性、毒毒性和药代动动力学性质也也是该类药物物研究中存在在的困难。Merck最最近建立了一一套全新的药药理模型，使使该酶研究取取得了突破性性进展。候选的整合酶酶抑制剂结构特征：多聚酰胺、多多羟基芳香化化合物、二酮酮酸L870810是Merck公司发发现的，体外外试验对整合合酶有很强的的抑制作用，，猕猴试验表表明，在给药药7.5天天后体内病毒毒载量降低4个数量级，，该药正处ⅠⅠ期临床。S1360S1360对整合酶的抑抑制活性IC50=20nM，它对由NRTI，，NNRTI和PI产产生抗药性的的病毒有明显显的抑制作作用。目前处处在Ⅱ期期临床试验，，不足之处在在于对人体血血液中的蛋白白质有广泛的的亲和力，这这将阻碍药物物有效地到达达靶点发挥效效力。阻止HIV进进入细胞的抑抑制剂抗HIV药药物研究的的另一热点是是寻找阻止痛痛毒进入细胞胞的药物。HIV进入细细胞的模型，，图1-10。融合抑制剂，，gp120、CD4受体、协同受受体抑制剂。。图1-10HIV进进入人体免疫疫细胞的过程程和药物作用用靶点（如CD4受体抑制剂、、gp120抑制剂、、化学激活受受体CXCR4或CCR5的的抑制剂、gp41抑抑制剂）（p13）融合抑制剂第一个治疗AIDS的融融合酶抑制剂剂—T20Ac—YTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLELDKWASLWNWF—NH2T20是一个合成的的36个AA的多肽，其其来源于gp41中的一一段多肽结构构（AA643-678）。作用机理：T20对gp41有有很强的亲和和力，二者结结合干扰了gp41六聚聚体的生成，，阻止了病毒毒膜与细胞膜膜之间的融合合。T20有效浓度为1~10g/ml，，其毒性浓浓度为有效浓浓度的104~105倍。不足：口服生物利用用度差，只能能皮下或静脉脉注射，2次次/天。正在研发的融融合抑制剂——T1249Ac—WQEWEQKITALLEQAQIQQEKNEYELQKLDKWASLWE——WF—NH2T1249是含39个个AA的多多肽，体外活活性比T20高10倍，正在ⅠⅠ期临床试验验，是gp41抑制剂。。gp41抑制制剂—RPR103611，YK-FH312RPR103611和YKFH312都是三萜类化化合物，它们们有效地抑制制HIV-1对T细胞的感感染，有效浓浓度在10nM左右右，确切的机机理尚在研究究中。gp120抑抑制剂当HIV表面面的gp120与细胞接接触时，要有有CD4和协同受体的的结合。因此此三个靶点的的任何一个抑抑制剂都可阻阻断这一过程程。gp120抑抑制剂—CosalaneCosalane分子中有多个个负电荷，作作用于gp120的的V3弯曲部分的一一些精氨酸和和赖氨酸(带有正电荷荷区域)，Cosalane通过过屏蔽gp120表表面正电荷阻阻止病毒与T细胞表面接接触。另外从海藻中中提取的硫酸酸化多糖，也也含有负电荷荷，也是gp120抑抑制剂。CD4抑制剂CD4受体的抑制剂剂是PRO542，它它是CD4免疫血球蛋白白，能有效地地消除游离于于细胞的HIV-1，现现已进入临床床Ⅰ/Ⅱ期。。PRO542与T20在较宽宽的浓度范围围内有协同作作用，它们的的合用可使病病毒一细胞的的融合作用有有明显的抑制制，并可使每每个药物的有有效浓度至少少降低1个个数量级。。协同受体抑制制剂淋巴细胞(T细胞)表表面存在着着CXCR4协同受体，，巨噬细胞的的表面有CCR5协同受受体。两种协同受体体均属G蛋白白家族，含有有7个横跨细细胞的区域。。CXCR4抑抑制剂有：ALX40-4C、T22和AMD3100ALX40-4C是一个含有9个精氨酸的的多肽。T22是含有18个个AA的合成成肽。AMD3100是个双环胺类类化合物。ALX40-4C和T22作用机理理：它们分子中都都含有多个正正电荷，它们们与受体CXCR4在在细胞膜外外含负电荷的的部位相互作