抗流感病毒药物研究进展

神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 神经氨酸酶是一个非常有吸引力的靶标。由于
构成NA活性位点的氨基酸序列在所有A、B型流 感病毒中高度保守, 不因病毒变异株的出现而改变 结构或功能, 加之流感病毒NA晶体结构的确定, 使 人们在微观上对分子与NA的相互作用有了详尽了 解, 为抗流感病毒药物的研究提供了有利基础。
2002年, Honda等设计合成了7-烷氧 基系列衍生物。活性测定发现, 烷基 的碳链小于12的化合物对A型病毒NA 的抑制活性较扎那米韦的抑制活性 强, 当碳链长于12时, 抑制活性显著降 低。研究还发现, 去除8, 9-位羟基的 衍生物活性大大降低, 这说明了8, 9羟基在与NA的结合中的重要作用。
抗流感病毒药物研究进展
流感病毒
• 流感病毒，是一种造成人、 狗、马、猪及禽类等患流行 性感冒的RNA病毒，在分 类学上，流感病毒属于正黏 液病毒科，它会造成急性上 呼吸道感染，并借由空气迅 速的传播，在世界各地常会 有周期性的大流行。病毒最 早是在1933年由英国人威 尔逊· 史密斯（Wilson Smith）发现的，他称为 H1N1。H代表血凝素；N代 表神经氨酸酶。字母后的阿 拉伯数字则代表抗原的类型。
• 包膜
• 包膜是包裹在基质蛋白之外的一层磷脂双分子层 膜，这层膜来源于宿主的细胞膜，成熟的流感病 毒从宿主细胞出芽，将宿主的细胞膜包裹在自己 身上之后脱离细胞，去感染下一个目标。
• 血凝素(HA)
• 呈柱状，能与人、鸟、猪豚鼠等动物红细胞表面 的受体相结合引起凝血，故而被称作血凝素。血 凝素蛋白水解后分为轻链和重链两部分，后者可 以与宿主细胞膜上的唾液酸受体相结合，前者则 可以协助病毒包膜与宿主细胞膜相互融合。血凝 素在病毒导入宿主细胞的过程中扮演了重要角色。 血凝素具有免疫原性，抗血凝素抗体可以中和流 感病毒。
• 神经氨酸酶
• 流感病毒特点：
• 流感病毒抵抗力较弱，不耐热，56℃30分钟即可使病毒灭 活。室温下传染性很快丧失，但在0℃～4℃能存活数 周，—70℃以下或冻干后能长期存活。病毒对干燥、日光、 紫外线以及乙醚、甲醛、乳酸等化学药物也很敏感
• 发病机制：传染源主要是患者，其次为隐性感染者，被感染的
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• 扎那米韦多聚物
2005年, Macdonald等报道了该二聚物用于预防 和治疗病毒感染。研究表明: 化合物21具有抑制 N1亚型流感病毒活性, 包括抑制高致病性流感染 病H5N1 A/Chicken/Vietnam/ 8/2004的活性。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• C-4位取代基
Tindal等合成了4-位由醚取代 的一系列的衍生物 , 发现这类 化合物对hPIV-3型病毒具有比 扎那米韦更好的活性。
2008年, Ye等报道了4位-4位相连 的C2对称或不对称的唾液酸二聚 体 , 可以作为非天然的唾液酸多聚 体
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• 扎那米韦多聚物
Watson等通过扎那米韦的7-位羟基的酰胺衍生物 与含有多羧基的化合物缩合得到该系列衍生物 。 与扎那米韦相比, 这些化合物在大 大鼠体内的作 用时间更长, 而且活性更高。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• 扎那米韦多聚物
最近, Wen等报道了以卟啉为骨架的扎 那米韦四聚物L1，L2，L3, 它们抑制 NA的活性比扎那米韦稍弱, 但使流感病 毒失活的能力比后者要强。这些化合 物通过扎那米韦部分与病毒的高亲和 力到达病毒表面, 卟啉载荷体发生光敏 化反应, 释放出高活性的单线态氧原 子, 氧原子直接作用于病毒表面的 NA, 使流感病毒失活。
C-4位为胍基取代的化合物, 4-胍基取 代后, 形成了一个多原子探针, 可与 Asp151、Glu119、Glu227和Trp178 产生强烈的分子间作用, 使得该类化合 物对流感病毒的抑制活性大大增强, 且 不易产生耐药性。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• C-4位取代基
2006年, Li等合成了一系列4-位 被三氮唑类化合物取代的化合 物, 发现化合物10的活性接近扎 那米韦。
• 神经氨酸酶(NA)
• 是一个呈蘑菇状的四聚体糖蛋白，具有水解唾液 酸的活性，当成熟的流感病毒经出芽的方式脱离 宿主细胞之后，病毒表面的血凝素会经由唾液酸 受体与宿主细胞膜保持联系，需要由神经氨酸酶 将唾液酸水解，切断病毒与宿主细胞的最后联系, 使病毒能顺利从宿主细胞中释放，继而感染下一 个宿主细胞。因此神经氨酸酶也成为流感治疗药 物的一个作用靶点，针对此酶设计的奥司他韦是 最著名的抗流感药物之一。
来自百度文库
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 苯甲酸类衍生物
1999年, Atigadda等发现在苯环3位引入亲 脂性基团3-戊氧基, 可以引起结构张力, 使5 位胍基与由Glu229、Asp152和Glu120残基 构成的负电性口袋发生静电作用, 而戊氧基 在空间上与Glu278、Arg226、Ala246和 Ile224残基构成的疏水性口袋结合, 此化合 物表现出对A型流感病毒NA的选择性抑制活 性。 可见, 取代的苯甲酸与非芳香性抑制剂同NA 的作用方式类似, 苯环上的亲脂性基团和极 性侧链可以提高对NA的抑制活性。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• • • • • • 唾液酸类似物 苯甲酸衍生物 环己烯衍生物 环戊烷衍生物 吡咯烷衍生物 天然提取物
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
NA活性位点
NA的活性位点分成S1−S5 5个活性作用区域，N-乙酰神经氨酸类 NA抑制剂环上C-2位、C-4位、C-5位和C-6位对NA的结合至关重
要。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• C-2位取代基
C-2位的羧基可与NA的S1 区域形成盐桥, 是活性的 必需基团。但羧基的存在 会增加分子的极性, 降低 药物的生物利用度。 由于化合物极性比较 大, 因此需要吸入式给药。
扎那米韦
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• C-4位取代基
抗流感病毒药物
• M2离子通道抑制剂
• 神经氨酸酶（NA）抑制剂
M2离子通道抑制剂
金刚烷胺
金刚乙胺
作用机制：通过阻断M2离子通道蛋白来阻止病毒脱壳,使病毒
RNA不能释放到细胞质中, 病毒的早期复制被中断, 从而起到抗流 感病毒的作用。 由于M2蛋白产生的耐药株具有致病性和传染性，另外只有A型流 感病毒才有M2离子通道蛋白, 因而M2离子通道蛋白抑制剂的临床 使用并不广泛。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 苯甲酸类衍生物
Brouillette等又报道了该吡咯烷 基取代的苯甲酸类似物, 对A型流 感病毒NA表现出较好的抑制活性
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 苯甲酸类衍生物
由于三取代苯甲酸衍生物只占据了4个 NA活性位点中的3个, 为了提高其结合程 度, Chand等报道了四取代的苯或吡啶衍 生物系列NA抑制剂, 用羟乙基和肟基来 模拟甘油醇部分, 但这些化合物对NA的 抑制作用令人失望, 可能是这些取代基的 空间指向与甘油醇部分不同, 并且可能会 降低其他取代基与活性位点的结合强度。 其中对NA抑 制活性最好的四取代吡啶衍 生物是此化合物。
• 流感病毒侵袭的目标是呼吸道粘膜上皮细胞，偶有侵袭肠粘膜的病例， 则会引起胃肠型流感。 • 病毒侵入体内后依靠血凝素吸附于宿主细胞表面，经过吞饮进入胞浆； 进入胞浆之后病毒包膜与细胞膜融合释放出包含的ss-RNA；ss-RNA 的八个节段在胞浆内编码RNA多聚酶、核蛋白、基质蛋白、膜蛋白、 血凝素、神经氨酸酶、非结构蛋白等构件；基质蛋白、膜蛋白、血凝 素、神经氨酸酶等编码蛋白在内质网或高尔基体上组装M蛋白和包膜； 在细胞核内，病毒的遗传物质不断复制并与核蛋白、RNA多聚酶等组 建病毒核心；最终病毒核心与膜上的M蛋白和包膜结合，经过出芽释 放到细胞之外，复制的周期大约8个小时。 • 流感病毒感染将导致宿主细胞变性、坏死乃至脱落，造成粘膜充血、 水肿和分泌物增加，从而产生鼻塞、流涕、咽喉疼痛、干咳以及其它 上呼吸道感染症状，当病毒蔓延至下呼吸道，则可能引起毛细支气管 炎和间质性肺炎
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 苯甲酸类衍生物
2008年, Zhang等以对氨基水杨酸为 原料, 在2位引入亲脂性基团, 合成了 一系列对氨基水杨酸衍生物, 对H3N2 的抑制活性在32～ 49 nmol·L−1 (IC50) 之间。分子对接 实验表明2位新引入的亲脂性侧链与由 Glu276、Glu277残基构成的疏水性 口袋结合。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• C-6位取代基
Masuda等为了提高NA抑制 剂的口服生物利用度, 还合 成了一系列双环醚类NA抑 制剂, 这些化合物在细胞培 养中显示出对A型流感病毒 的抑制活性。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• C-6位取代基
R-125489
CS-8958 Yamashita等将NA抑制剂R-125489 做成 前药CS-8958 ,不仅抑制活性比扎那米韦 和R-125489好, 而且体内试验表明它是一 个比扎那米韦更长效的NA抑制剂。
• 流感病毒结构自外而 内可分为：包膜、基 质蛋白以及核心三部 分
• 核心
• 病毒的核心包含了存贮病毒信息的遗传物质以及 复制这些信息必须的酶。流感病毒的遗传物质是 单股负链RNA。
• 基质蛋白
• 基质蛋白构成了病毒的外壳骨架，实际上骨架中除了基质 蛋白 (M1)之外还有膜蛋白 (M2)。M2蛋白具有离子（主要 是Na+）通道和调节膜内PH值的作用，但数量很少。基质 蛋白与病毒最外层的包膜紧密结合起到保护病毒核心和维 系病毒空间结构的作用。
• 唾液酸类似物
• C-5位取代基
乙酰氨基是这类抑制剂的活性必需 基团。Smith等在对5-位的乙酰基化 合物的一系列修饰中, 合成了一系列 化合物 , 没有发现活性优于扎那米 韦的化合物。
2004年, Alymova等报道了 BCX2855 可以抑制副流感病 毒 (hPIV-3), 但对流感病毒NA 活性不明显。
• 根据流感病毒感染的对象，可以将病毒分为人类流感病毒、 猪流感病毒、马流感病毒以及禽流感病毒等类群，其中人 类流感病毒根据其核蛋白的抗原性可以分为三类:
• 甲型流感病毒（Influenza A virus），又称A型流感病毒
• 乙型流感病毒（Influenza B virus），又称B型流感病毒 • 丙型流感病毒（Influenza C virus），又称C型流感病毒
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 苯甲酸类衍生物
• 扎那米韦作为第一个上市的NA抑制剂, 由于其极 性比较大, 口服生物利用度低, 加之其通过吸入给 药, 没有口服给药方便, 因此, 开发口服有效、体内 作用时间长的NA抑制剂成为近期药物研究的热点。 其中, 苯甲酸类衍生物因为形状与化学官能团都与 唾液酸类似, 与NA活性位点结合的方式也与唾液 酸类似, 而发展成为一类NA抑制剂。
动物也可能是一种传染源。主要传播途径是带有流感病毒的飞沫，经 呼吸道进入体内。少数也可经共用手帕、毛巾等间接接触而感染。 • 病毒传入人群后，传染性强并可迅速蔓延，传播速度和广度与人口密 度有关。进入人体的病毒，如果不为咳嗽反射所清除，或不为机体的 特异IgA抗体中和及粘膜分泌物中非特异性抑制物灭活，则可感染少 数呼吸道上皮细胞，引起细胞产生空泡、变性并迅速产生子代病毒体 扩散至邻近细胞，再重复病毒增殖周期。病毒的NA可降低呼吸道粘 液层的粘度，不仅使细胞表面受体暴露，有利于病毒的吸附，而且还 促进含病毒的液体散布至下呼吸道，在短期内使许多呼吸道细胞受损。 流感病毒一般只引起表面感染，不引起病毒血症。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• C-6位取代基
• 针对扎那米韦侧链C-7、C-8和C-9位的结构改造, 是近几 年研究的热点。
Bamford等改造C-6侧链得到了 不同链长的N-乙酰神经氨酸类 似物, 活性随羟甲基数目的增多 而增大。
神经氨酸酶（NA）抑制剂
• 唾液酸类似物
• C-6位取代基