结核病是由结核分枝杆菌引起的可导致人类死亡的慢性传染病,致死率仅次于艾滋病（HIV）。尽管抗结核药物已经有10多种,但2018年全球依然新增1000多万结核病患者,结核病仍然是威胁人类健康的重大传染病。对于药物敏感性结核病,WHO推荐采用4种一线药物（利福平、异烟肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇）为期6个月的组合治疗方案,治愈率可达85%以上,但该疗法伴随着治疗周期长、患者依从性差、存在毒副作用等缺点,因此研究提高结核病治疗质量和缩短治疗周期的新药物仍是药物工作者面临的挑战。虽然组合用药是目前结核病最有效最经济的治疗措施,但组合治疗方案患者服药种类多、治疗周期长,导致患者依从性较差。在组合用药思想的启发下,我们设想将两种或三种抗结核药物缀合在一个分子中,期望得到多靶点高活性单一分子,从而以单一药物替代两种或三种药物,方便患者服药,提高患者的依从性。基于多靶点药物设计思想,探索性研究可以设计多组分连接型分子。作者发现,抗结核药物对氨基水杨酸（PAS）含有三个官能团,可以连接多个其它分子片段;如果以PAS作为母体结构设计连接型多片段分子,它既是联结分子（Linker）,又是一种抗结核药物,由此设计的分子可以降低分子量,在降低合成难度的优势下还可能提高整个分子的成药性,因此确定以PAS为母体骨架设计多组分连接型分子。借用本研究室多年的药物研究经验,本研究选取抗耐药结核病的核心治疗药物氟喹诺酮（FQs）作为目标分子的一个药效片段;同时选取文献报道具有一定的抗结核活性的唑类和双氢青蒿素（DHA）为另一个药效片段。采用药物设计原理,我们将药效片段A（对氨基水杨酸PAS）、B（唑类、氟喹诺酮FQs）及C（双氢青蒿素DHA、环丝氨酸L-Cys）通过Linker进行拼接,形成A-linker-B和C-linker-A-linker-B这两种模式的目标分子;在Linker选取之后设计目标分子;计算每一个设计的目标分子的物理参数;以口服药物成药“五规则”挑选目标分子;探索实验条件,合成目标分子;进行生物活性筛选,获得多种活性数据。通过此研究,希望得到新的生物活性或较已有生物活性更好的多靶点化合物,为新型抗结核药物研究提供新的思路,为先导分子的后续研究奠定基础。根据前述设计思想,作者将PAS作为骨架结构,选取氯乙酰氯、丁二酸酐或3-溴代丙醇为Linker试剂,将FQs、DHA、L-Cys和唑类按照前述目标分子模式连接起来,设计了14个系列181个多片段目标分子;借助美国礼来制药公司的Plexus软件计算化合物的物理化学参数,从中挑选类药性好的目标分子,最终得到8个系列（TM1-TM8）共86个目标分子;采用优化的反应条件,实现了设计分子的全部合成;所合成化合物的结构经~1H NMR、13C NMR及HR MS确证。基于多靶点药物设计思想和分子片段的生物活性,作者开展了目标化合物对野生型耻垢分枝杆菌、常见致病菌（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、滕黄微球菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌、鲍曼不动杆菌）、真菌（毕赤酵母菌）、肿瘤细胞（结肠癌细胞HCT116、结肠癌细胞SW620和前列腺癌细胞PC3）、植物病菌（柑橘胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides菌株Co.3、柑橘褐斑病菌Alternaria alternata菌株Al.6和柑橘溃疡病菌Xanthomonas axonopodis.pv.citri菌株Xac）的活性测试。（1）抗结核活性采用液体法测定MIC值,对目标化合物和中间体进行了抑制野生型耻垢分枝杆菌活性的MIC测试。结果显示,测试的目标分子中有4个化合物（TM2-1、TM2-4、TM5-1和TM5-4）的MIC值在0.78-6.25μg/m L之间,抑制活性强于阳性对照异烟肼和利福平;同时发现3个中间体的MIC值在0.19-0.38μg/m L之间,活性比目标化合物好,仅次于莫西沙星（MIC=0.156μg/m L）。（2）抗细菌生物活性采用微量肉汤稀释法,测试了目标分子和部分中间体的抑菌活性。结果显示,目标化合物对6株细菌整体上都有一定的抑制活性;对金黄色葡萄球菌的抑制效果最好,11个分子的MIC值小于1μg/m L,其中7个分子MIC值为0.2μg/m L或0.4μg/m L,低于或相当于阳性对照克林沙星（MIC=0.4μg/m L）,远低于阳性对照诺氟沙星（MIC=12.8μg/m L）;含有FQs片段的目标分子,其活性强于含唑类片段的目标分子;linker为乙酰基者强于丁二酰基者（TM2>TM3,TM5>TM6）;B片段为FQs时,PAS甲酯类衍生物的活性强于其乙酯类衍生物（TM2>TM5,TM3>TM6）,若为唑类,则是PAS乙酯类衍生物强于甲酯类衍生物（TM4>TM1）;中间体（IM2和IM2’）对部分菌株有一定的抑制作用,其中IM2’对沙门氏菌的MIC值低至0.8μg/m L,仅次于阳性对照克林沙星（MIC=0.4μg/m L）。初步构效分析显示,化合物的抗细菌活性不仅与B、C片段所连药效团有关,也与Linker的种类有关:1)B片段为克林沙星、巴洛沙星和加替沙星结构单元时,化合物的抗细菌活性普遍较好;2)Linker为乙酰基的化合物要好于Linker为丁二酰基的化合物;3)TM4系列活性普遍较差,在此基础上引入C片段,即TM7,抗细菌活性有所提高。（3）抗真菌生物活性采用琼脂稀释法,测定了目标化合物和部分中间体的抗真菌活性。测试结果显示,有30个分子的抑菌活性（MIC≤4μg/m L）比阳性对照氟康唑（MIC=4μg/m L）更好或相当;PAS乙酯类衍生物的活性强于其甲酯类衍生物。（4）抗肿瘤活性对TM1和TM4系列目标分子及部分中间体,进行了抑制肿瘤细胞活性的测试。结果显示:1)针对结肠癌细胞HCT116,化合物TM1-2、TM4-6、IM2和IM2’的抑制率超过50%,中间体IM2’的抑制率最高（约60%）;2)针对结肠癌细胞SW620,抑制活性不够好,抑制率位于25%左右;3)针对前列腺癌细胞PC3,化合物TM4-3、TM4-4和IM2’的抑制率高于50%,中间体IM2’达到了75%。（5）抗植物病菌活性TM1、TM4和TM7系列目标分子测定了植物真菌（柑橘胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides菌株Co.3和柑橘褐斑病菌Alternaria alternata菌株Al.6）的抑制率来判断抑菌活性的强弱。初筛结果显示:1)化合物TM1-5、TM4-10、TM7-4、TM7-5、TM7-12和TM7-14对柑橘胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides菌株Co.3的抑制率大于40%;当测试浓度为4μg/m L时,TM7-12抑制率高达53.33%,接近阳性对照咪鲜胺（60.00%）;2)中间体IM2’以及目标化合物TM1-2和TM7-2对柑橘褐斑病菌的抑制率比其他化合物的抑制活性好,特别是中间体IM2’在4μg/m L的抑制率（64.29%）高于阳性对照咪鲜胺（50.00%）。复筛结果显示,TM7-4、TM7-5和TM7-14容易出现抗药性,建议不考虑后续开发。初步构效分析显示:1)PAS乙酯衍生物的活性好于甲酯衍生物;2)引入DHA对化合物（TM7）的活性有所改善,这为后面的衍生和改构提供了参考依据。对86个目标化合物及部分中间体进行了柑橘溃疡病菌Xanthomonas axonopodis.pv.citri菌株Xac的抑制活性测试。初步筛选结果显示,目标化合物对柑橘溃疡病病菌没有令人欣喜的抑制活性,这可能与化合物结构等有一定的关系,证明我们合成的化合物有一定的选择性。本课题共计合成了15个中间体、86个目标化合物,目标化合物全部为新化合物;有4个目标化合物和3个中间体对野生型耻垢分枝杆菌显示很好的抗结核活性,某些分子的活性强于部分阳性对照;部分分子对金黄色葡萄球菌显示很好的体外抑菌活性;约一半的目标分子对毕赤酵母菌株的抑制活性与氟康唑相当;少数分子对某些肿瘤细胞有较好的抑制活性;部分分子对植物真菌的抑制活性与咪鲜胺相当,但对柑橘溃疡病菌活性很差。所有合成的目标化合物进行物理参数计算,因此本研究得到的高活性分子可以进一步研究。本课题是本研究室基于药物杂合思想将多个抗结核药物的活性片段进行分子杂合的初步尝试,为后续设计及研究奠定了良好基础。