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非核苷類抗乙肝病毒小分子抑制劑的研究進展

2014-03-24 05:18蔡文璽劉文波蘇發(fā)生王潤玲董衛(wèi)莉
化學(xué)與生物工程 2014年11期
關(guān)鍵詞:苯丙衣殼結(jié)構(gòu)式

蔡文璽,劉文波,蘇發(fā)生,王潤玲,董衛(wèi)莉

(天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院 天津市臨床藥物關(guān)鍵技術(shù)重點實驗室,天津 300070)

慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染與肝疾病(如慢性肝功能不足、肝硬化和肝癌等)有著非常大的關(guān)系[1]。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)估計,目前,超過20億人曾感染過HBV。其中,約3.5億人仍然長期感染,成為病毒攜帶者。每年大約有100萬HBV感染者死于肝硬化、肝功能衰竭和肝癌。目前,抗HBV臨床用藥主要是核苷或核苷類似物,由于它們是通過與天然三磷酸脫氧核苷(dNTPs)競爭來抑制HBV DNA聚合酶的,所以不可避免地會產(chǎn)生耐受性。因此,迫切需要開發(fā)可用于聯(lián)合治療的作用于病毒生命周期新靶點的藥物[2]。鑒于此,許多研究機構(gòu)致力于研發(fā)與核苷和核苷類似物抑制劑具有不同作用模式的非核苷類抗HBV藥物。作者就非核苷類抗HBV小分子抑制劑的最新研究進展進行綜述。

1 苯丙(烯)酰胺類

在HepAD38細胞分析篩查中,苯丙(烯)酰胺類衍生物(1~8,圖1)表現(xiàn)出很好的抗HBV活性,其IC50均低于4 μmol·L-1,并且無常見的毒性[3]。構(gòu)效關(guān)系研究顯示,乙烯基溴類有著比乙烯基氯類稍高的活性和較低的毒性。通常,A環(huán)的4位取代基對其活性影響不大,而B環(huán)的4位取代基可提高化合物活性。另外,AT-61(化合物1)和AT-130(化合物8)在體外研究中同樣表現(xiàn)出對拉米夫定耐受突變株的抑制活性。AT-61具有高度特異性,只選擇性抑制人類HBV的復(fù)制,對其它病毒復(fù)制無影響。最初,苯丙(烯)酰胺類衍生物的作用機制被認為是通過干擾前基因組pgRNA的包裝,從而產(chǎn)生不成熟的核心顆粒,而不是作用于HBV DNA聚合酶來抑制HBV復(fù)制的。Katen等[4-5]研究表明,AT-130通過與位于HBV衣殼蛋白的B和C二聚體連接處的憎水口袋鍵合,誘導(dǎo)三級和四級結(jié)構(gòu)的細微改變,從而導(dǎo)致形態(tài)學(xué)上正常的衣殼缺少逆轉(zhuǎn)錄酶前基因組RNA復(fù)合體。

Qiu等[6]以苯丙酰胺類化合物馬蹄金素[N-(N-苯甲酰基-L-苯丙氨?;?-O-乙酰基-L-苯丙氨醇,MTS]為先導(dǎo)化合物,設(shè)計并合成了一系列新型苯丙酰胺類衍生物,并在離體實驗中對它們進行了抗HBV活性測試。結(jié)果表明:在測試濃度范圍內(nèi),化合物9~11(IC50分別為4.37 μmol·L-1、2.85 μmol·L-1、0.71 μmol·L-1,圖1)對HBV DNA復(fù)制的抑制活性遠高于陽性對照拉米夫定(IC50=82.42 μmol·L-1),該類化合物已作為治療乙型肝炎的一類新藥進行臨床前研究。

Jiang等[7]首次在胡椒科植物蓽茇中發(fā)現(xiàn)一系列具有抗HBV活性的酰胺類生物堿,其中化合物12(IC50=210 μmol·L-1,SI=16.4,圖1)對HBeAg的分泌具有很強的抑制作用。該化合物也屬于苯丙(烯)酰胺類,且結(jié)構(gòu)簡單,可作為先導(dǎo)結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化以提高活性。

圖1 苯丙(烯)酰胺類化合物的結(jié)構(gòu)式

2 喹啉類

Liu等[8]發(fā)現(xiàn)一些喹啉類衍生物(圖2)具有強效的抗HBV活性。在7-羥基喹啉化合物中,化合物13(IC50=3.5 μmol·L-1,SI=37.9)和14(IC50=2.6 μmol·L-1)在抑制HBV DNA活性方面均高于陽性對照拉米夫定(IC50=343.2 μmol·L-1)。在6-羥基喹啉化合物中,化合物15和16能同時抑制HBsAg和HBeAg的分泌[9];它們還能抑制HBV DNA的復(fù)制,IC50分別為10.7 μmol·L-1和4.7 μmol·L-1。構(gòu)效關(guān)系研究表明,氟代物可提高活性,而硫化物氧化而成的亞磺?;鶎笻BV活性和細胞毒性的影響較小。

圖2 6(7)-羥基喹啉類化合物的結(jié)構(gòu)式

Cheng等[10]合成了一系列4-芳基-6-氯-喹啉-2-酮類衍生物(圖3),其中的大多數(shù)化合物均可抑制HBsAg的分泌,IC50為0.01~2.84 μmol·L-1。構(gòu)效關(guān)系研究顯示,化合物17~19比相應(yīng)的羥基乙基衍生物20~22具有更好的抗HBV活性,表明在4-芳基-6-氯-喹啉-2-酮的3位引入羥乙基是賦予其抗HBV活性的一個重要特征[11]。此外,酯衍生物化合物23對抑制HBsAg和HBeAg的分泌作用及HBV DNA的復(fù)制均表現(xiàn)出非常好的活性。抗HBV作用機理初步研究表明,化合物23主要是通過促進HBV增強子ENⅠ和ENⅡ的轉(zhuǎn)錄來發(fā)揮抗HBV作用[12]。

3 二氫嘧啶類

二氫嘧啶類(HAPs)化合物Bay41-4109(24,IC50=50 nmol·L-1,圖4)、Bay38-7690(25,IC50=150 nmol·L-1,圖4)和Bay39-5493(26,IC50=30 nmol·L-1,圖4)對HBV復(fù)制有很強的抑制作用。構(gòu)效關(guān)系研究表明:1位N上的氫原子對于保持化合物的抗病毒活性是必要的;2位為含氮的芳香雜環(huán)活性較好,為苯環(huán)時則活性消失;4位上為2-氯-4-氟苯基時活性最強[13]。該類化合物是目前唯一明確作用于病毒核衣殼的抗HBV化合物,主要通過作用于病毒核衣殼、誤導(dǎo)其裝配達到抑制HBV感染的目的[14]。Bay41-4109與AT-130的結(jié)合位點和對病毒核衣殼的加速組裝以及穩(wěn)定效果有相似之處,但是它們有著不同的表面共價結(jié)合特點。在結(jié)合了Bay41-4109的衣殼結(jié)構(gòu)中,C-亞基口袋擁有最強的結(jié)合密度,然而在結(jié)合了AT-130的衣殼結(jié)構(gòu)中,最強結(jié)合密度在B-亞基口袋[15]。

圖3 4-芳基-6-氯-喹啉-2-酮類化合物的結(jié)構(gòu)式

圖4 二氫嘧啶類化合物的結(jié)構(gòu)式

另外,體外實驗還發(fā)現(xiàn)Bay41-4109能夠有效地抑制一些對拉米夫定和阿德福偉耐藥的HBV毒株。在臨床研究中,Bay41-4109和Bay41-5493表現(xiàn)出了良好的藥代動力學(xué)性質(zhì)。鑒于HAPs化合物特殊的作用機制,及其體內(nèi)外活性評價中表現(xiàn)出的高效低毒的性質(zhì),該類化合物有望成為新型的HBV治療藥物[16]。

4 吲哚類

已在俄羅斯批準上市治療流感病毒A和B感染的Arbidol(27,圖5)具有抑制某些病毒的活性,如呼吸道合胞病毒、副流感病毒、鼻病毒和丙型肝炎病毒[17-18]等。將其抗病毒譜擴展至HBV,IC50為22.85 μg·mL-1[19]。衍生物28~31(圖5)也表現(xiàn)出顯著的抗HBV活性,IC50均小于60 μg·mL-1[20-21]。構(gòu)效關(guān)系研究顯示,在苯環(huán)上引入氟或氯原子可提高其抗HBV活性,將硫原子氧化成磺?;商岣咂淇笻BV活性[22-23]。

Qu等[24]合成了一系列3-氨乙基吲哚類衍生物,并在HepG2.2.15細胞系中評價了它們的抗HBV活性。其中,化合物32(IC50=0.4 μmol·L-1,圖5)和33(IC50<1 μmol·L-1,圖5)具有很好的抗HBV活性,且細胞毒性較低,CC50分別為40.6 μmol·L-1和>25 μmol·L-1,具有進一步的研究價值。

圖5 吲哚類化合物的結(jié)構(gòu)式

5 三唑類

Dougherty等[25]通過高通量篩選,發(fā)現(xiàn)化合物34(圖6)可以抑制HBsAg的分泌作用,EC50為1.5 μmol·L-1,CC50超過50 μmol·L-1,而對HBV DNA的復(fù)制無抑制作用,說明其抑制作用不依賴于病毒基因的復(fù)制,有望成為抗HBV的新型小分子抑制劑。通過化合物庫篩查,Asif-Ullah等[26]發(fā)現(xiàn)化合物35(圖6)可以抑制核心蛋白和表面蛋白PreS區(qū)的相互作用,可以阻止HuH7細胞生成HBV顆粒,IC50為0.12 μmol·L-1。盡管該化合物表現(xiàn)出很好的抗HBV活性,但仍需對其與表面和核心蛋白作用的詳細機制進行更深入研究。

圖6 三唑類化合物的結(jié)構(gòu)式

6 苯并咪唑類

在一次隨機篩選中,Li等[27]發(fā)現(xiàn)化合物36(圖7)是一種HBV抑制劑,其抑制HBV DNA的IC50為14.2 μmol·L-1。在此基礎(chǔ)上,對該化合物進行優(yōu)化衍生得到的化合物37(IC50=0.9 μmol·L-1,SI>111,圖7)和38(IC50=0.7 μmol·L-1, SI>714,圖7)[28]表現(xiàn)出了有效的抗HBV活性。但是,這些結(jié)構(gòu)的水溶性不好,為了提高其水溶性和口服生物利用度, Luo等[29]對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)化合物39(IC50<0.41 μmol·L-1,SI>81.2,圖7)具有很好的成藥性,且毒性比對照藥拉米夫定(SI=31.3)要低得多。

圖7 苯并咪唑類化合物的結(jié)構(gòu)式

7 吡啶-2-酮類

Lü等[30]合成了一系列吡啶-2-酮類化合物,并評價了它們的抗HBV活性和細胞毒性。發(fā)現(xiàn)化合物40(IC50=0.206 μmol·L-1,SI>532,圖8)和41(圖8)具有較高的抗HBV活性,細胞毒性較低。

張明峰等[31]設(shè)計合成了一系列吡啶-2-酮類化合物,并評價了它們的活性,發(fā)現(xiàn)它們對HBV DNA的復(fù)制都有一定的抑制作用。其中化合物42和43(圖8)顯示出很好的抑制HBV DNA復(fù)制活性,具有進一步研究的價值。構(gòu)效關(guān)系研究表明,當(dāng)以其它基團取代苯環(huán)N原子上的對乙氧基苯基時,抗HBV活性有所下降,而且毒性有所增加,其中以烷基取代毒性增加最為顯著。由此可以看出,N原子上的供電子基團對化合物的活性非常重要,而烷烴對活性不利。

圖8 吡啶-2-酮類化合物的結(jié)構(gòu)式

8 噻唑類

Korba等[32]研究發(fā)現(xiàn),硝唑尼特(NTZ,44)及其脫乙酰基類似物(45)、RM-4832(46)、RM-4848(47)、RM-4850(48)和RM-4852(49)具有較高的抗HBV抑制活性,其EC50為0.12~1.2 μmol·L-1,結(jié)構(gòu)見圖9。尤其是在Huh7細胞瞬時轉(zhuǎn)染實驗中發(fā)現(xiàn),硝唑尼特和RM-4850能夠有效抑制一些拉米夫定和阿德福韋酯耐藥的HBV毒株。目前硝唑尼特正處于治療慢性丙型肝炎的Ⅱ期臨床研究階段。

圖9 噻唑類化合物的結(jié)構(gòu)式

含噻唑的雙雜環(huán)化合物50(IC50=76.4 μmol·L-1,圖10)表現(xiàn)出中等的抗HBV活性[33]。構(gòu)效關(guān)系研究表明,位于雜環(huán)B 5位的大脂肪族基團對化合物的抗HBV DNA復(fù)制活性有利,其羧酸類似物51(IC50=60 μmol·L-1,圖10)的抑制活性與其酯類似物52(IC50=2.4 μmol·L-1,圖10)和53(IC50=1.1 μmol·L-1,圖10)相比明顯降低。噻唑環(huán)A環(huán)可以由噻吩環(huán)(54,圖10)和苯并噻吩環(huán)(55,圖10)代替。其中,雙噻唑雜環(huán)化合物56(IC50=0.14 μmol·L-1,圖10)表現(xiàn)出最強的抗HBV DNA復(fù)制活性,其活性比對照藥拉米夫定(IC50=0.26 μmol·L-1)還要高。這些化合物在200 μg·mL-1濃度下,對HBV DNA聚合酶無活性,預(yù)示其作用機制與DNA聚合酶的抑制無關(guān)。

圖10 含噻唑雙雜環(huán)類化合物的結(jié)構(gòu)式

9 噻二唑類

Chen等[34]在對噻二唑雜環(huán)生物活性的研究中首次報道了1,2,3-噻二唑雜環(huán)具有抗HBV活性,在0.6 μmol·L-1的濃度下,化合物57(圖11)可以將HBsAg和HBeAg的分泌分別降低88.6%和15.5%,并能抑制HBV DNA的復(fù)制,IC50為400 μmol·L-1。以化合物57為先導(dǎo)結(jié)構(gòu),利用活性拼接和生物電子等排原理,Dong等[35]設(shè)計合成得到一系列新型含1,2,3-噻二唑的丙烯酰胺類衍生物,并在離體實驗中評價了它們的抗HBV活性,其中化合物58、59、61(IC50分別為10.4 μmol·L-1、3.59 μmol·L-1、9.00 μmol·L-1,圖11)能夠抑制HBV DNA的復(fù)制,而化合物60(IC50=12.26 μmol·L-1,圖11)能特異性抑制HBeAg的分泌。

圖11 噻二唑類化合物的結(jié)構(gòu)式

10 其它類化合物

苯磺酸類化合物(Bis-ANS,62,圖12)可以和衣殼蛋白鍵合,抑制正常衣殼的裝配,促進非衣殼聚合物的裝配[36],是一種新型HBV抑制劑。Zhang等[37]新合成了一系列異黃酮類化合物,活性測試發(fā)現(xiàn)化合物63(圖12)具有最好的抗HBV活性,它對HBsAg、HBeAg的分泌及HBV DNA復(fù)制均有抑制活性,IC50分別為10.22 μmol·L-1、2.34 μmol·L-1和4.70 μmol·L-1,且具有較小的細胞毒性,CC50為717.95 μmol·L-1。Crosby等[38]發(fā)現(xiàn)萘醌三聚體(64,圖12)

圖12 其它結(jié)構(gòu)抗HBV抑制劑

具有很好的抗HBV DNA復(fù)制的活性(EC50=0.009 μmol·L-1,CC50=279 μmol·L-1),并嘗試將其吡喃/二氫吡喃環(huán)用甲氧基取代或直接去掉以尋找HBV的小分子抑制劑,但是,結(jié)構(gòu)更簡單的萘醌三聚體類似物的活性都比化合物64差。在嘗試重新合成化合物64時,小分子化合物65(圖12)被合成出來并表現(xiàn)出很強的抗HBV活性,并對拉米夫定耐藥病毒株有抑制作用,且與核苷類抗HBV藥物的抑制機制不同。

11 展望

盡管目前臨床所用核苷類抗HBV藥物具有快速有效的抗病毒活性,但依然存在耐受性及副作用等許多需要解決的問題。為消除這些不良反應(yīng),需開發(fā)不同作用機制的新藥。許多非核苷類化合物顯示出潛在抗HBV活性。其中,很多藥物表現(xiàn)出很強的抗HBV活性,并可選擇性作用于耐藥性病毒。與核苷類抑制劑作用機制不同,這些結(jié)構(gòu)新穎的非核苷類抑制劑通過作用于HBV衣殼化、衣殼的裝配和mRNA轉(zhuǎn)錄等發(fā)揮作用。鑒于抗病毒藥物的發(fā)展、新的候選藥的發(fā)現(xiàn)以及聯(lián)合治療的應(yīng)用,乙肝的治療在不久的未來將會得到有效解決。

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