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获得性免疫缺陷综合征俗称艾滋病(Acquried immunodeficiency syndromeAIDS),是由人免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus HIV)引起的以全身性严重免疫缺陷为主要特征、并发一系列机会性感染及肿瘤的致命性传染病。HIV是一种逆转录病毒,其逆转录过程就是在病毒逆转录酶作用下,以病毒RNA为模板合成前病毒DNA的过程。之后前病毒DNA迅速整合到宿主DNA中,进而完成转录、翻译等整个生命周期。
逆转录酶在病毒生命周期中的独特功能使其成为抗病毒治疗的重要靶点。逆转录酶抑制剂分为两类:核苷类和非核苷类逆转录酶抑制剂。非核苷类逆转录酶抑制剂普遍具有高效低毒、选择性好、可以与其他药物协同作用等一系列优点,成为高效抗逆转录治疗(HAART)的重要组成部分。然而,HIV-1极易产生变异,RT耐药毒株的频繁出现使临床药物治疗面临重大挑战,因此研究新型抗耐药性NNRTIs已成为抗HIV-1研究的当务之急。
1-[(2-羟基乙氧基)甲基]-6-苯硫基胸腺嘧啶(HEPT)是最早发现的NNRTIs之一,后续的结构优化导致了HEPT类NNRTIs的发现。HEPTs不仅抗HIV-1活性好,药代动力学性质优秀,而且对许多变异毒株也具有良好的抑制活性。对HEPT衍生物与RT的复合物晶体结构解析、NNRTIs的作用机制以及NNRTIs与NNIBP的结合模式的研究,推动了HIV-1NNRTIs类药物的研究与开发。
本课题在综合HEPT类化合物构效关系和分子模拟的基础上,按照生物电子等排体药物设计原理,构建起与HIV-1RT疏水腔结合能力更强的1,2,6-噻二嗪-1,1,3-三酮类新的杂环体系。同时采用HEPT以及部分DABO类抑制剂的高活性取代基,指导两个取代延伸π电子体系结构多样性的修饰。其中N-1位选取了HEPT类化合物不同类型、不同结构的强取代基团。C-5位取代基选用了苯环及空间体积较大的萘环,旨在增加与该区域与Tyr181、Tyr188等氨基酸的π-π堆积作用,提高诱导形成NNIBP的能力;同时希望与保守性氨基酸Trp229、Phe227产生相应的疏水作用,增强对RT耐药株的抑制活性。由此构建新型的4,5,6-三取代1,2,6-噻二嗪-1,1,3-三酮类衍生物。
目标化合物的合成分别以萘乙酸和苯乙酰氯为原料,与麦氏酸经过酰化反应生成5位取代的麦氏酸衍生物,随后与硫酰胺进行环合生成关键中间体,然后C-4进行溴代,最后再N-1位引入不同取代基,合成32个化合物,其结构由MS、IR和NMR等波谱分析所证实。
对合成的噻二嗪-1,1,3-三酮类衍生物进行了活性评价,体外抑制HIV-1逆转录酶活性试验结果表明,大部分化合物具有抑酶活性,其中活性最好的化合物为BN-6、BN-7、BN-10和BP-3,其IC50分别为0.11、0.08、0.26和0.55μM,与对照药物NVP和TMC125相当。但细胞水平的抗HIV活性结果显示,所合成的噻二嗪衍生物未显示出显著的抑制活性,这一结果可能与化合物的稳定性、细胞代谢机制等因素有关。
总之,本课题在结合HEPT类NNRTIs结构特点、结合模式和构效关系研究的基础上,根据生物电子等排体、分子杂合等药物设计原理,设计并合成了共计32个结构全新的4,5,6-三取代1,2,6-噻二嗪-1,1,3-三酮类衍生物,其结构由光谱分析确证。体外抑酶活性试验发现了多个化合物对野生型HIV-1逆转录酶具有良好的抑制活性,但细胞水平抗HIV-1试验却无明显活性。因此,进一步合理设计和结构优化正在进行当中。