抗結(jié)核藥物研究進(jìn)展國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述廣譜耐藥結(jié)核病的難治愈，高致死對(duì)全球健康安全產(chǎn)生了重大的影響，也對(duì)新抗結(jié)核藥物的研發(fā)提出了新的要求。圖1-2DPA合成路線Figure1-2DPAsyntheticroute在2009年，PriscilleBrodin課題組[12]和StewartT.Cole1課題組[13]首次發(fā)現(xiàn)了DprE1(decaprenylphosphoryl-β-D-ribose-2′-epimerase)酶，DprE1酶逐漸成為了抗結(jié)核藥物研究的新型、高效的熱門靶點(diǎn)。DprE1酶與結(jié)核桿菌細(xì)胞壁的形成有關(guān)。結(jié)核桿菌細(xì)胞壁中的獨(dú)一無(wú)二的重要成分是肽聚糖-阿拉伯半乳聚糖-霉菌酸(peptidoglycan-arabinogalactan-mycolicacid，PAM)復(fù)合物和脂肪阿拉伯甘露聚糖(lipoarabinomannan)，而十一異戊烯磷酰基-2-羰基-β-D-阿拉伯呋喃糖(Decaprenylphosporylarabinose，DPA)是脂肪阿拉伯甘露聚糖合成過(guò)程中的關(guān)鍵成分，DprE1酶和DprE2酶共同參與DPA的合成，主要的反應(yīng)過(guò)程分為以下幾步：首先癸異戊烯磷?；?2-羰基-β-D-阿拉伯呋喃糖(decaprenylphosphoryl-Dribose，DPR)2位的核糖在DprE1酶的催化作用下氧化成癸異戊烯磷?；?2-羰基-β-D-赤式-五呋喃糖(decaprenylphosphoryl-2-ketoribose，DPX)，之后DPX又被DprE2酶催化還原生成DPR的差向異構(gòu)體——DPA[14]。具體過(guò)程如圖1-2所示。根據(jù)化合物與DprE1酶的結(jié)合方式不同，DprE1酶抑制劑可以分為共價(jià)結(jié)合型和非共價(jià)結(jié)合型，根據(jù)化合物骨架的不同，可以細(xì)分為苯并噻嗪酮類(benzothiazinones)、氮雜環(huán)類(azaindoles)、苯并噻唑類(benzothiazoles)、苯并喹惡啉類(benzoquinoxalines)等不同種類的抑制劑[15]。1共價(jià)結(jié)合型DprE1酶抑制劑1.1苯并噻嗪酮類DprE1酶抑制劑在2009年，德國(guó)的Mollmann實(shí)驗(yàn)室、俄羅斯莫斯科的Makarov實(shí)驗(yàn)室、全球衛(wèi)生研究所Cole實(shí)驗(yàn)室、瑞士的EcolePolytechnique實(shí)驗(yàn)室[16]首次報(bào)道了硝基苯并噻嗪酮類(nitrobenzothiazinone，BTZ)化合物作為DprE1酶抑制劑[17]。Makarov等人通過(guò)對(duì)一系列含硫雜環(huán)化合物進(jìn)行活性篩選，發(fā)現(xiàn)了1,3-苯并噻嗪-4-酮類化合物可以在體內(nèi)、體外以及患結(jié)核病小鼠模型中殺死結(jié)核分枝桿菌。通過(guò)對(duì)篩選得到的1,3-苯并噻嗪-4-酮類化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾改造，得到了綜合性質(zhì)更好的化合物BTZ043(MIC=1ng/mL)，化合物的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。作為綜合效果最好的化合物BTZ043是優(yōu)秀的候選藥物，用于與其他藥物聯(lián)合治療藥物敏感和廣泛耐藥結(jié)核病。目前BTZ043已經(jīng)進(jìn)入批準(zhǔn)臨床實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)處于臨床試驗(yàn)I期階段[18]。之后，VadimMakarov等人將哌嗪結(jié)構(gòu)引入苯并噻嗪酮類化合物，得到了結(jié)果更好的第二代苯并噻嗪酮類化合物——含哌嗪的苯并噻嗪酮類化合物(piperazine-containingbenzothiazinones，PBTZ)[19-20]。研究發(fā)現(xiàn)，烷基-PBTZ系列化合物的抗結(jié)核活性最強(qiáng)，并且其最小抑菌濃度(minimalinhibitoryconcentration，MIC)和化合物的脂溶性之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。在一系列含哌嗪的苯并噻嗪酮類化合物中篩選出了綜合效果最好的化合物PBTZ169(結(jié)構(gòu)如圖1-3所示)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與BTZ043相比，PBTZ169在斑馬魚和小鼠結(jié)核病模型中的效力、安全性和有效性都有所提高。同時(shí)，PBTZ169在體外除與貝達(dá)喹啉(bedaquiline，BDQ)有協(xié)同作用外，與其他藥物聯(lián)用均對(duì)結(jié)核分枝桿菌具有相加的抗結(jié)核活性。根據(jù)小鼠慢性病模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一種由PBTZ169、貝達(dá)喹啉和吡嗪酰胺聯(lián)合用藥的新治療方案比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的三種藥物治療更加有效。目前PBTZ169已經(jīng)進(jìn)入批準(zhǔn)臨床實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)處于臨床I/II期試驗(yàn)階段。對(duì)苯并噻嗪酮類化合物的構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，位于1號(hào)位的硫原子和8號(hào)位的硝基是抗結(jié)核活性的關(guān)鍵，苯環(huán)上取代的強(qiáng)吸電子基團(tuán)會(huì)增強(qiáng)苯并噻嗪酮類化合物的抗結(jié)核活性。對(duì)BTZ的作用機(jī)制研究顯示，在小鼠體內(nèi)BTZ化合物上的硝基會(huì)被還原成氨基，從而與DprE1酶共價(jià)結(jié)合達(dá)到抑制效果。同時(shí)，DprE1-PBTZ169復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)也解釋了化合物的作用機(jī)理，PBTZ169的活性中心與DprE1酶上的Cys387形成半巰基加合物使酶不可逆失活。因此，如果結(jié)核桿菌中DprE1酶上的Cys387變異，則很容易使苯并噻嗪酮類化合物失去效果[21-26]。圖1-3苯并噻嗪酮類化合物Figure1-3Benzothiazinonecompounds為了研究苯并噻嗪酮類化合物中硫原子的氧化對(duì)化合物活性的影響，制備了BTZ043的氧化產(chǎn)物1,3-苯并噻嗪酮亞砜(1,3-benzothiazinonesulfoxide，BTZ-SO)和1,3-苯并噻嗪酮砜(1,3-benzothiazinonesulfone，BTZ-SO2)（化合物結(jié)構(gòu)如圖1-3所示），并對(duì)它們的抗結(jié)核活性以及與DprE1酶的活性位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合進(jìn)行了詳細(xì)的研究，通過(guò)計(jì)算Mulliken電荷和核磁共振聯(lián)合研究，揭示了BTZ043的雙環(huán)芳香族核心苯并噻嗪酮結(jié)構(gòu)是平面的，而1,3-苯并噻嗪酮亞砜和1,3-苯并噻嗪酮砜的噻嗪環(huán)是非芳香的。根據(jù)1,3-苯并噻嗪酮亞砜和1,3-苯并噻嗪酮砜與DprE1的晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)接模型顯示，1,3-苯并噻嗪酮亞砜和1,3-苯并噻嗪酮砜都模仿BTZ043與DprE1酶活性位點(diǎn)的結(jié)合模式。同時(shí)對(duì)接研究表明這兩種氧化產(chǎn)物與DprE1酶的相互作用和結(jié)合模式相似，但是抗結(jié)核試驗(yàn)表明它們的生物活性存在顯著差異，BTZ-SO對(duì)非致病性和致病性分枝桿菌都有很強(qiáng)的抗結(jié)核活性，而BTZ-SO2的抗結(jié)核活性很弱[27-28]。1.2苯并噻唑類DprE1酶抑制劑大多數(shù)的苯并噻唑類DprE1酶抑制劑都是通過(guò)高通量篩選得到的。2015年，SudhirLandge等[29]人從阿斯利康公司收藏的具有代表性的100000種不同化學(xué)來(lái)源的化合物進(jìn)行雙重篩選。首先用牛分枝桿菌卡介苗(M.bovisBCG)和恥垢分枝桿菌平行篩選后，然后對(duì)篩選出來(lái)的對(duì)兩者都有生長(zhǎng)抑制作用(80%)的化合物重新進(jìn)行MIC篩選，同時(shí)對(duì)化合物進(jìn)行恥垢分枝桿菌殺菌活性篩選[30]。以篩選出的化合物為先導(dǎo)化合物進(jìn)行優(yōu)化，建立了從苯并噻唑類化合物(benzothiazoles，BT)到苯并噻唑氮氧化物(benzothiazoleN-oxides，BTO)再到全位點(diǎn)取代的苯并噻唑化合物(crowdedbenzothiazoles，cBT)的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系模型(structure-activityrelationship，SAR)。并且通過(guò)化合物與酶共結(jié)晶模型和蛋白質(zhì)質(zhì)譜研究，確定了苯并噻唑類化合物對(duì)結(jié)核分枝桿菌的殺菌活性是通過(guò)對(duì)DprE1的有效抑制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。研究顯示，化合物通過(guò)BTO被還原形成的活性亞硝基與DprE1形成半巰基共價(jià)加合物達(dá)到抑制作用。SudhirLandge等人的研究為治療藥物敏感結(jié)核病和耐藥結(jié)核病提供了潛在的臨床候選藥物，為進(jìn)一步的研究奠定了基礎(chǔ)[31]?；衔?圖1-4苯并噻唑類化合物的衍生物Figure1-4Derivativesofbenzothiazolecompounds之后，PravinS.Mahajan等人[32]從苯并噻唑-2-羧酸合成了各種1,3-二酮，黃酮，吡唑和羧酰胺衍生物，并檢測(cè)了這些化合物的體內(nèi)和體外抗結(jié)核桿菌活性，得到了一個(gè)有很大的潛力的化合物1(結(jié)構(gòu)如圖1-4所示)，對(duì)耐多藥結(jié)核分枝桿菌也有較高的體外抗菌活性(MIC值為2.73?22.86μg/mL)。研究進(jìn)一步針對(duì)三種人類癌細(xì)胞系——人類上皮子宮頸癌，胰腺癌和急性白血病單核細(xì)胞評(píng)估了最有效的抗結(jié)核藥物化合物1的細(xì)胞毒性，結(jié)果顯示，化合物1的細(xì)胞毒性較低(GI90>30μg/mL)?；衔?和DprE1酶活性位點(diǎn)的分子對(duì)接研究揭示了其結(jié)合模式與天然配體與DprE1酶結(jié)合的方式相似，這有助于進(jìn)一步研究配體?蛋白的相互作用?？偟膩?lái)說(shuō)，化合物1有很高的研究?jī)r(jià)值，并且是治療結(jié)核病的有潛力的候選藥物[33-38]。1.3三唑類DprE1酶抑制劑SarahA.Stanley等人[39,49]通過(guò)高通量篩選，首先使用全細(xì)胞篩選Broad研究所收藏的約20000種不同小分子的分子庫(kù)，之后又通過(guò)以甘油或醋酸作為主要碳源的綠色熒光蛋白(greenfluorescentprotein，GFP)的方法，對(duì)NIAIDandSouthern研究所的341808個(gè)化合物進(jìn)行了抗結(jié)核篩選，得到了硝基三唑類化合物，抗結(jié)核分枝桿菌的IC90值為0.5μM。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，硝基三唑類化合物的硝基與DprE1酶發(fā)生共價(jià)相互作用，從而不可逆的抑制DprE1酶。文章指出，經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有硝基取代的化合物僅僅具有很弱的活性或沒(méi)有活性，推測(cè)化合物的抑制機(jī)理可能是需要將硝基三唑類化合物的硝基還原為亞硝基或者是其他一些活性基團(tuán)如氨基才能與DprE1酶的活性位點(diǎn)結(jié)合[40-48]。1.4喹喔啉類DprE1酶抑制劑Magnet等人[50]通過(guò)對(duì)包含12000個(gè)化合物的激酶抑制劑文庫(kù)篩選抗結(jié)核分枝桿菌的化合物，發(fā)現(xiàn)含喹喔啉結(jié)構(gòu)的化合物對(duì)結(jié)核分枝桿菌有生物活性。在篩選出的化合物中，發(fā)現(xiàn)有3個(gè)化合物(化合物2、化合物3、化合物4，結(jié)構(gòu)如圖1-5所示)的MIC值在10μM以下，分別為3.1μM，0.75μM，6.25μM。同時(shí)發(fā)現(xiàn)這些化合物是不會(huì)致突變的，也是無(wú)細(xì)胞毒性的。文章中發(fā)現(xiàn)的化合物2~4都具有喹喔啉藥效團(tuán)，并發(fā)現(xiàn)是DprE1酶的特異性抑制劑。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)含喹喔啉結(jié)構(gòu)的化合物與DprE1酶的共價(jià)結(jié)合作用導(dǎo)致不可逆抑制DprE1酶的活性，這可能是因?yàn)楹Y選出的分子中存在的硝基，推測(cè)這些化合物的作用機(jī)理與類似結(jié)構(gòu)的苯并噻嗪酮類化合物的作用機(jī)理基本相同。圖1-5喹喔啉類化合物Figure1-5Quinoxalinecompounds1.5二硝基苯甲酰胺類DprE1酶抑制劑二硝基苯甲酰胺類DprE1酶抑制劑的發(fā)現(xiàn)是高通量篩選技術(shù)應(yīng)用的又一成功例證。ThierryChristophe等人[51]篩選了一個(gè)包含56984種結(jié)構(gòu)多樣的化合物文庫(kù)，鑒定出了135個(gè)有生物活性的化合物，這些化合物具有很強(qiáng)的胞內(nèi)抗結(jié)核分枝桿菌活性(MIC值小于5μm，其中一些化合物的MIC值低于1μm，相當(dāng)于異煙肼的MIC值)，同時(shí)沒(méi)有宿主細(xì)胞毒性。其中，二硝基苯甲酰胺衍生物(dinitrobenzamidederivatives，DNB)有很高的抗結(jié)核和廣泛耐藥結(jié)核分枝桿菌活性(結(jié)果如圖1-6所示)。為了確定苯甲酰胺類化合物抗菌活性的關(guān)鍵化學(xué)取代基，報(bào)告中合成了超過(guò)155個(gè)新的苯甲酰胺衍生物，并通過(guò)細(xì)胞內(nèi)實(shí)驗(yàn)和體外生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)圖1-6二硝基苯甲酰胺類化合物Figure1-6Dinitrobenzamidederivativescompounds研究了它們的構(gòu)效關(guān)系。結(jié)果顯示，活性最高的化合物在3和5位用硝基取代了苯基。如果一個(gè)硝基被還原為羥胺或者氨基就會(huì)導(dǎo)致化合物完全失活。相反，N-取代芐氧乙基或苯氧乙基的苯甲酰胺衍生物有更高的生物活性(MIC小于0.2μm)。此外，相比被羧基取代，氯或氟原子取代芐氧基可以提高體外實(shí)驗(yàn)和胞內(nèi)實(shí)驗(yàn)抗結(jié)核活性[52-54]。2非共價(jià)結(jié)合型DprE1酶抑制劑2.1苯并噻嗪酮類DprE1酶抑制劑VadimMakarov等人[55]報(bào)道了吡咯苯并噻嗪酮類化合物(pyrrole-benzothiazinones，PyrBTZ）PyrBTZ01和化合物PyrBTZ02(化合物結(jié)構(gòu)如圖1-7所示)，這兩個(gè)化合物是對(duì)苯并噻嗪酮類化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，用吡咯環(huán)取代苯并噻嗪酮支架8位上的硝基。這兩個(gè)化合物具有很好的抗結(jié)核活性，MIC值均為0.16μg/ml。通過(guò)進(jìn)一步表征實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與野生型結(jié)核分枝桿菌相比，這兩種化合物對(duì)耐BTZ的結(jié)核分枝桿菌菌株的MIC值增加了600倍，因此可以確認(rèn)DprE1酶是它們的靶標(biāo)。圖1-7吡咯苯并噻嗪酮類化合物Figure1-7Pyrrole-benzothiazinonescompounds為了研究DprE1酶和化合物PyrBTZ的結(jié)合方式，進(jìn)行了一系列共結(jié)晶實(shí)驗(yàn)但在晶體中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)PyrBTZ，推測(cè)未被硝基取代的PyrBTZ不能與Cys387形成共價(jià)加合物。接著又通過(guò)計(jì)算機(jī)建模評(píng)估DprE1酶的活性中心容納PyrBTZ化合物的可能性，誘導(dǎo)匹配對(duì)接研究發(fā)現(xiàn)，吡咯環(huán)在DprE1酶的Cys387下面，需要幾個(gè)鄰近氨基酸殘基的構(gòu)象改變來(lái)穩(wěn)定活性中心中的PyrBTZ化合物。2.2苯并噻唑類DprE1酶抑制劑RajkumarHalder等人[56]通過(guò)細(xì)胞表型高通量篩選了一個(gè)包含7萬(wàn)多個(gè)雜環(huán)化合物的多樣性文庫(kù)，以期得到分枝桿菌生物膜形成抑制劑，篩選發(fā)現(xiàn)了有17個(gè)化合物的MIC50值小于10μM，其中化合物TCA1(化合物結(jié)構(gòu)如圖1-8所示)在體外對(duì)耐藥的結(jié)核分枝桿菌和藥物敏感的結(jié)核分枝桿菌都有殺菌活性，并可以與利福平或異煙肼協(xié)同作用。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，TCA1抑制了結(jié)核分枝桿菌中在膜和細(xì)胞被膜合成中DprE1酶的活性，同時(shí)，TCA1沒(méi)有硝基，和DprE1酶的結(jié)合方式與BTZ化合物的共價(jià)結(jié)合的方式不同。通過(guò)測(cè)定DprE1酶與TCA1結(jié)合的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)DprE1-TCA1復(fù)合物的整體結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有改變，TCA1與DprE1酶之間的非共價(jià)結(jié)合以疏水鍵和范德華力為主[57-58]。圖1-8苯并噻唑類化合物Figure1-8BenzothiazolecompoundsRupeshChikhale等人[59]設(shè)計(jì)了苯并噻唑基嘧啶-5-羧酰胺類化合物(benzothiazolylpyrimidine-5-carboxamides），并合成了20個(gè)新的苯并噻唑基嘧啶-5-羧酰胺衍生物，發(fā)現(xiàn)化合物5、化合物6、化合物7和化合物8(化合物結(jié)構(gòu)如圖1-8所示)具有潛在的抗結(jié)核分枝桿菌活性，它們的MIC值分別是0.08μM、0.09μM、0.09μM、0.08μM。通過(guò)高效色譜搖瓶法測(cè)量這些化合物的logP值分別為2.03、2.18、2.92、2.22，適合口服給藥。對(duì)其中的化合物5和化合物8進(jìn)行了DprE1酶選擇性研究，兩個(gè)化合物均具有較高的選擇性，IC50值分別為7.7±0.8μM、10.3±2.6μM，藥代動(dòng)力學(xué)研究表明化合物5和化合物8的口服生物利用度分別為52.66%、52.70%?；衔?的X-射線單晶衍射發(fā)現(xiàn)該化合物的晶胞內(nèi)含4個(gè)分子，具有氫鍵二聚體結(jié)構(gòu)，二聚體的分子結(jié)構(gòu)幾乎相同、晶體獨(dú)立，屬于三斜晶系。四個(gè)化合物與DprE1酶的分子對(duì)接結(jié)果顯示與DprE1酶活性中心的作用力主要為氫鍵、疏水作用以及與氨基酸殘基的相互作用。最終，建立了藥效團(tuán)模型，即開發(fā)新的DprE1酶抑制劑的關(guān)鍵支架包括芳香環(huán)、脂肪族碳中心和氫鍵供體。2.3喹喔啉類DprE1酶抑制劑在2015年，Joa?oNeres等人[60]從包含266個(gè)喹惡啉結(jié)構(gòu)的化合物文庫(kù)中進(jìn)行抗結(jié)核分枝桿菌H37Rv篩選，得到了5個(gè)MIC99值小于15μM的化合物。為了非硝基芳香族化合物的作用機(jī)制，Joa?oNeres等人選擇了3種含有2-羧基喹喔啉結(jié)構(gòu)的化合物——化合物9、化合物10、化合物11(結(jié)構(gòu)如圖1-9所示)。這是3個(gè)化合物對(duì)結(jié)核分枝桿菌H37Rv菌株的MIC99值分別是3.1μM、3.1μM、12.5μM。其中化合物9有很強(qiáng)的抗菌活性，尤其對(duì)胞內(nèi)細(xì)菌有明顯的抗菌活性。圖1-9喹喔啉類化合物Figure1-9Quinoxalinecompounds為了研究化合物9的作用機(jī)制，報(bào)告中又做了一系列的實(shí)驗(yàn)。首先分離了抗化合物9的結(jié)核分枝桿菌突變體，并對(duì)突變體的基因組測(cè)序，確定了突變的位點(diǎn)。然后根據(jù)生化實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果，確定突變體將化合物9脫羧使其成為無(wú)活性的酮代謝物。最后，通過(guò)分離一株新的耐化合物9的結(jié)核分枝桿菌突變株來(lái)確定實(shí)際靶點(diǎn)。在這里，通過(guò)遺傳學(xué)、生化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和X射線晶體衍射結(jié)果，確認(rèn)化合物9是一種非共價(jià)結(jié)合型、非競(jìng)爭(zhēng)性的DprE1抑制劑。2.4噻二唑類DprE1酶抑制劑SarahM.Batt等人[61]通過(guò)細(xì)胞活性篩選首先在葛蘭素史克（GlaxoSmithKline，GSK）化合物庫(kù)篩選出177種化合物(MIC值小于10μM)，可以抑制結(jié)核分枝桿菌生長(zhǎng)。為了進(jìn)一步篩選出靶點(diǎn)是DprE1酶的化合物，采用多重抑制法和一種監(jiān)測(cè)催化轉(zhuǎn)換的傳統(tǒng)酶法測(cè)定法進(jìn)行篩選?；衔?2(結(jié)構(gòu)如圖1-10所示)對(duì)DprE1酶的選擇性較高(Kdof0.25μM)，MIC值是4μM，IC50值為0.054μM?；衔?2具有良好的化學(xué)改造空間，可以進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)修飾和研究，并且是治療藥物敏感結(jié)核病和耐多藥性結(jié)核病的潛在藥物。圖1-10噻二唑類化合物Figure1-10Thiadiazolecompounds2.5氮雜環(huán)類DprE1酶抑制劑MonalisaChatterji等人[62]報(bào)道了一類小分子——1,4-氮雜吲哚，是DprE1酶的非共價(jià)抑制劑。此外，該化合物和BTZ043的靶點(diǎn)不同，對(duì)Cys突變的抗BTZ類化合物的結(jié)核桿菌仍有效果。同時(shí)，1,4-氮雜吲哚類化合物具有分子量小，logD值低，滲透性好，適合口服等優(yōu)點(diǎn)。而且，1,4-氮雜吲哚類化合物的合成路線比較簡(jiǎn)單，所以商品成本比較低。因此，1,4-氮雜吲哚類化合物是非常有潛力的抗結(jié)核候選藥物[63]。PravinS.Shirude等人[64]報(bào)告了1,4-氮雜吲哚類系列化合物的前導(dǎo)優(yōu)化，成功改善了與1,4-氮雜吲哚類化合物的代謝不穩(wěn)定性和PDE6抑制的缺點(diǎn)，同時(shí)未降低化合物的DprE1酶的抑制活性和細(xì)胞活性，最終得到了更有效的，代謝更加穩(wěn)定的化合物。為了了解化合物結(jié)構(gòu)對(duì)PDE6的抑制作用，對(duì)1,4-氮雜吲哚類化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造(如圖1-11所示)，并在體外化合物進(jìn)行了PDE6抑制作用的分析，結(jié)果顯示N-1,6-甲氧基-5-甲基嘧啶-4-基取代基是PDE6抑制活性的主要原因。同時(shí)，檢測(cè)了化合物的抗結(jié)核活性和對(duì)DprE1酶的抑制活性。結(jié)果顯示，1,4-氮雜吲哚類化合物的C-6位置取代甲基或甲氧基可以提高細(xì)胞活性，1,4-氮雜吲哚類化合物的IC50值在nM水平，MIC值在μM水平，并且具有小鼠微粒體穩(wěn)定性，同時(shí)缺乏體外PDE6安全性。圖1-11氮雜吲哚類化合物的結(jié)構(gòu)修飾Figure1-11StructuralmodificationofazaindolesWuZhaoyang等人設(shè)計(jì)并合成了含有N-(2-苯氧基乙基)結(jié)構(gòu)的咪唑[1,2-α]吡啶羧酰胺(imidazo[1,2-a]pyridinecarboxamides，IPAS)作為新的抗結(jié)核化合物[65]。根據(jù)前人對(duì)IPA的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系的研究表明，具有正芐基的甲酰胺對(duì)于抗結(jié)核活性非常重要[66]。報(bào)告中有7種2,6-二甲基IPAS對(duì)藥物敏感和耐多藥結(jié)核桿菌的體外活性很好(MIC:0.025-0.054μg/ml)。其中，化合物13(結(jié)構(gòu)如圖1-12所示)有更好的安全性和優(yōu)異的藥代性質(zhì)，為進(jìn)一步的抗結(jié)核化合物的研究開辟了新方向。ManjunathaM.R等人[67]報(bào)道了一種新型的苯并咪唑(benzimidazole，BI)衍生物的DprE1抑制劑，該抑制劑是根據(jù)之前研究的1,4-氮雜吲哚系列[68]通過(guò)支架變形得到的。經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改造，新的苯并咪唑衍生物的溶解度較之前有了很大提高(均在150μM以上)，游離血漿分?jǐn)?shù)也更高，同時(shí)，對(duì)DprE1酶的抑制作用和抗結(jié)核分枝桿菌活性(MIC值小于0.39μM，IC50值：0.004~0.016μM)較好。苯并咪唑衍生物的代表化合物對(duì)結(jié)核病小鼠模型有良好的療效。BI支架和DprE1酶的結(jié)合模型可以看出化合物和活性中心是以非共價(jià)形式結(jié)合的，也可以根據(jù)結(jié)合模型進(jìn)一步改造該系列。圖1-12咪唑[1,2-α]吡啶羧酰胺類化合物Figure1-12IPAScompounds2.6吡唑并吡啶類DprE1酶抑制劑ManoranjanPanda等人通過(guò)全細(xì)胞篩選試驗(yàn)得到了不含硝基的吡唑并吡啶酮類化合物[69]。經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這類化合物是DprE1酶的非共價(jià)抑制劑。通過(guò)對(duì)具有Rv3790基因的結(jié)核桿菌菌株進(jìn)行MIC測(cè)定，與前人研究報(bào)道的化合物相比，吡唑并吡啶酮類化合物的MIC值較高。但是，根據(jù)不同菌株的遺傳研究，與野生型菌株相比，吡唑并吡啶酮類化合物對(duì)抗性菌株的活性更高。根據(jù)前人已經(jīng)報(bào)告的DprE1酶的晶體結(jié)構(gòu)，作者進(jìn)行了結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系的研究，發(fā)現(xiàn)物理化學(xué)性質(zhì)較差和針對(duì)人類A549細(xì)胞系的中等生物活性，可能主要是因?yàn)檫@類化合物的高logD。根據(jù)藥物化學(xué)原理進(jìn)行探索，報(bào)道通過(guò)多種分散點(diǎn)改善了這個(gè)問(wèn)題。同時(shí)。也進(jìn)一步優(yōu)化了化合物的結(jié)構(gòu)?？傊?，吡唑并吡啶酮類化合物提供了無(wú)硝基的衍生物，該衍生物與DprE1酶通過(guò)非共價(jià)相互作用結(jié)合，并且對(duì)藥物敏感和耐藥菌株具有生物活性。2.7氨基喹諾酮類DprE1酶抑制劑MarutiNaik等人[70]通過(guò)全細(xì)胞篩選了來(lái)自阿斯利康公司的約32萬(wàn)種化合物。發(fā)現(xiàn)化合物14(結(jié)構(gòu)如圖1-13所示)對(duì)DprE1酶具有中等生物活性，IC50值為40nM，對(duì)結(jié)核分枝桿菌的MIC值為6.25μM。在前導(dǎo)分子4-氨基喹諾酮哌啶酰胺(4-Aminoquinolonepiperidineamides，AQs)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并合成了各種AQ衍生物，并進(jìn)行了體外和體內(nèi)試驗(yàn)。根據(jù)AQs的殺菌實(shí)驗(yàn)，到第14天，對(duì)AQ衍生物中的多種化合物研究顯示，其最大殺滅力≥4log。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)修飾的衍生物結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在喹諾酮環(huán)上含有6,7-二氟取代基的衍生物具有更好的殺菌效果。針對(duì)抗AQs的突變菌株進(jìn)行全基因組測(cè)序，確定DprE1酶是抗結(jié)核活性的主要靶點(diǎn)。同時(shí)質(zhì)譜和酶動(dòng)力學(xué)研究表明，AQs和DprE1酶是非共價(jià)可逆結(jié)合的?？傊?jīng)過(guò)對(duì)4-氨基喹諾酮哌啶酰胺進(jìn)行結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系優(yōu)化，最終衍生物對(duì)DprE1酶有強(qiáng)大的抑制作用(IC50<10nM)以及針對(duì)結(jié)核分枝桿菌有強(qiáng)大的細(xì)胞活性(MIC值為60nM)。圖1-13氨基喹諾酮類化合物Figure1-13AQscompounds2.8乙內(nèi)酰脲類DprE1酶抑制劑2018年，MaciejK.Rogacki等人[71]報(bào)道了一種新型DprE1酶抑制劑——乙內(nèi)酰脲類化合物。在這項(xiàng)研究中，筆者通過(guò)對(duì)Glaxosmithkline的化合物庫(kù)高通量篩選，得到了全新骨架的乙內(nèi)酰脲類化合物，結(jié)構(gòu)如圖1-14所示。之后，制備了一個(gè)乙內(nèi)酰脲類化合物的文庫(kù)，并評(píng)估了這些化合物的生物和物理化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果顯示，乙內(nèi)酰脲類化合物有非常有潛力的活性(MIC值為6.7μM)，良好的動(dòng)力學(xué)溶解度202~355μM，可接受的親脂性(clogD(pH7.4)的范圍為4.51~4.54)，低細(xì)胞毒性。此外，研究顯示乙內(nèi)酰脲類化合物是非共價(jià)結(jié)合可逆DprE1酶抑制劑。總體而言，乙內(nèi)酰脲類化合物有很大的改造潛力，可以用于進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并可在未來(lái)有可能成為藥物候選人。圖1-14乙內(nèi)酰脲類化合物Figure1-14Hydantoincompounds參考文獻(xiàn)[1]鄧國(guó)防,成詩(shī)明.淺談我國(guó)結(jié)核病與糖尿病共病治療管理現(xiàn)狀[J].中國(guó)防癆雜志,2021,43(01):23-25[2]A.D.HARRIES,黃海榮,王雪靜.羅伯特·科赫與結(jié)核桿菌的發(fā)現(xiàn):125年后面臨來(lái)自艾滋病和結(jié)核病的挑戰(zhàn)[J].結(jié)核病與肺部健康雜志,2008,3(003):130-138[3]張春英.結(jié)核病的防治現(xiàn)狀及預(yù)防控制策略分析[J].中國(guó)實(shí)用醫(yī)藥,2020,15(27):205-206[4]張小洋,潘虹,周銀古,等.耐藥結(jié)核病流行現(xiàn)狀及其危險(xiǎn)因素的研究進(jìn)展[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,2020,30(16):2043-2045[5]BLASERMJ,KIRSCHNERD.Theequilibriathatallowbacterialpersistenceinhumanhosts[J].Nature,2007,449(7164):843-849[6]WorldHealthOrganization./tb/en/[7]XUZ,ZHANGS,GAOC,etal.Isatinhybridsandtheiranti-tuberculosisactivity[J].ChineseChemicalLetters,2017,28(2):159-167[8]ANDRIESK,VERHASSELTP,GUILLEMONTJ,etal.AdiarylquinolinedrugactiveontheatpsynthaseofMycobacteriumtuberculosis[J].Science,2005,307(5707):223-227[9]MATSUMOTOM,HASHIZUMEH,TOMISHIGET,etal.OPC-67683,anitro-dihydro-imidazooxazolederivativewithpromisingactionagainsttuberculosisinvitroandinmice[J].PlosMedicine,2006,3(11):e466[10]HUYQ,ZHANGS,ZHAOF,etal.Isoniazidderivativesandtheiranti-tubercularactivity[J].EuropeanJournalofMedicinalChemistry,2017,133:255-267[11]KWONYS,KOHWJ.Syntheticinvestigationalnewdrugsforthetreatmentoftuberculosis[J].ExpertOpiniononInvestigationalDrugs,2015,25(2):183-193[12]CHRISTOPHET,JACKSONM,JEONHK,etal.Highcontentscreeningidentifiesdecaprenyl-phosphoribose-2'-epimeraseasatargetforintracellularantimycobacterialinhibitors[J].PLoSpathogens,2009,5(10):e1000645[13]BRECIK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