S-DABO 类衍生物及AZT-氟喹喏酮类偶联物体外抗HIV 活性及机制研究

本论文由2 个相对独立的部分组成: S-DABO 类衍生物体外抗HIV 活性及 其机制研究和AZT－氟喹喏酮类偶联物体外抗HIV-1 活性及其机制研究。 HIV 逆转录酶抑制剂一直是抗HIV 药物研发的热点。该类抑制剂靶定在病 毒复制周期早期，为HAART 疗法提供了很多新的药物组合。目前FDA 批准上 市的逆转录酶抑制剂虽然有很多，但由于较严重的毒副作用、HIV 病毒易变异、 耐药性的出现等问题还需要开发更多的新的逆转录酶抑制剂。本论文对23 个 S-DABO 类化合物和8 个AZT－氟喹喏酮类偶联物的体外抗HIV 活性进行检 测，并对其中活性较高的化合物进行靶点和机制研究。 23 个S-DABO 类化合物采用对C8166 细胞的毒性试验，对HIV-1ⅢB 诱导的 合胞体形成的抑制试验和对HIV-1ⅢB 急性感染的MT-4 细胞的保护试验进行抗 HIV-1 活性初步筛选。试验结果发现所有化合物均对多种HIV 宿主细胞毒性小， 其中22 个化合物具有抗HIV-1 活性，特别是化合物RZK-4 和RZK-5，其对 HIV-1ⅢB 诱导的合胞体形成的SI 值（Selective index）分别为>16666 和>38462； RZK-4 和RZK-5 对HIV-1ⅢB 急性感染的MT-4 细胞的保护的SI 值分别为2666.67 和2150.54，与相应的阳性对照药品NVP（Nevirapine）的SI 值相接近。以p24 抗原水平为指标，对其中20 个化合物的抗HIV-1 活性进行确证，发现这20 个 化合物均能抑制 HIV-1ⅢB p24 抗原的产生，其中RZK-4 和RZK-5 的EC50 值分 别为5.93 和5.74ng/ml，比相应的阳性对照药品NVP（Nevirapine）的EC50 值 要低（27.3ng/ml）。这些化合物对试验株HIV-1MN、临床分离株HIV-1KM018、非 核苷类抑制剂耐药株HIV-1ⅢB A17 也有较好的抑制效果。但这23 个S-DABO 类化合物对HIV-2 病毒株均无抑制作用。通过检测化合物对感染与未感染细胞的 融合的抑制、对HIV-1 逆转录酶和蛋白酶活性的抑制、对慢性感染H9 细胞 （H9/HIV-1ⅢB）中病毒复制的抑制等试验来探讨化合物的抗HIV-1 机制。结果 显示：有20 个化合物对HIV-1 蛋白酶（PR）有抑制作用，其中有17 个化合物 对HIV-1 逆转录酶（RT）有抑制作用；但所有化合物均不能抑制感染与未感染 细胞的融合，也不能抑制慢性感染H9 细胞中病毒的复制。试验结果表明，这 23 个S-DABO 类化合物主要通过抑制HIV-1 逆转录酶来发挥作用，它们是典型 的非核苷类RT 抑制剂。 8 个AZT－氟喹喏酮类偶联物采用对C8166 细胞的毒性试验，对HIV-1ⅢB 诱导的合胞体形成的抑制试验和对HIV-1ⅢB急性感染的MT-4 细胞的保护试验 进行抗HIV-1 活性初步筛选。试验结果发现其中2 个化合物SRLZ 和SROZ 有 较显著的抗HIV-1 活性，其对HIV-1ⅢB诱导的合胞体形成抑制的SI 值分别为 >41667 和>105263；对HIV-1ⅢB 急性感染的MT-4 细胞的保护的SI 值分别为 30162 和 6368，与AZT（Zidothymidine）的SI 值相近似。以p24 抗原水平为 指标，对其抗HIV-1活性进行确证，发现化合物SRLZ和SROZ均能抑制HIV-1ⅢB p24 抗原的产生，其EC50 值分别为 0.71 和2.1ng/ml,比相应的阳性对照药品AZT 的EC50 值要低（3.5ng/ml）。化合物SRLZ 和SROZ 对临床分离株HIV-1KM018 也有较好的抑制活性，其EC50 值分别为1.4 和22ng/ml。通过检测化合物对慢 性感染H9 细胞（H9/HIV-1ⅢB）中病毒复制的抑制试验来探讨化合物的抗HIV-1 机制，结果表明化合物SRLZ 和SROZ 均不能抑制慢性感染H9 细胞中病毒的 复制。通过检测化合物对金黄色葡萄球菌的抑制作用来检测其抗菌活性，化合 物SRLZ 和SROZ 对金黄色葡萄球菌有较好的抑制作用，其MIC（Minimum inhibitory concentration）值分别为14.65 和7.32μg/ml，与其相应的阳性对照药 物的MIC 值相类似。试验结果表明：药物—药物偶连这种化学修饰方法并没有 改变AZT－氟喹喏酮类偶联物的抗HIV 作用靶点，但也没有较大地影响到其体 外抗病毒活性和抗微生物活性。

中国部分地区未经治疗HIV-1 感染者耐药基因研究

高效抗逆转录病毒治疗(HAART)的应用，极大的降低了AIDS发病率和死亡 率，延长了HIV感染者的生命。但HIV耐药在很大程度上影响了HAART的疗效， 耐药株的产生成为影响抗病毒治疗效果的主要因素。欧洲、美国的耐药监测技术 规范均推荐在新感染未经抗病毒药物治疗的患者中进行原发耐药检测。我国政府 于2003年底出台了艾滋病治疗的“四免一关怀”政策，陆续在全国范围内开展了大 规模的免费抗病毒治疗，监测我国未经抗病毒药物治疗HIV-1感染者中的耐药情 况可以为制定合理的用药方案和减少耐药毒株出现提供科学依据。 根据世界卫生组织(WHO)的“HIV 耐药监测指南”，无偿献血者中的HIV-1 感染者，可以认定为HIV 新诊断未治疗人群。分析了云南无偿献血者的血浆和 外周血单核细胞(PBMC)，研究云南无偿献血人群的耐药状况。 已有实验室血清学方法识别HIV-1 新近感染和长期感染，用BED-CEIA 方 法，在河南、安徽、山西自愿咨询检测(VCT)人群中检出新近感染人群，进行耐 药基因研究, 对照研究了部分长期感染人群。 样品提取核酸后，巢式聚合酶链反应(nested-PCR)扩增pol 基因区(含蛋白酶 区1～99 氨基酸全长和逆转录酶区1～242 氨基酸)。PCR 产物双脱氧法测序，所 得序列与洛斯阿拉莫斯HIV 核酸序列库(Los Alamos HIV Database)标准株构建系 统进化树分析亚型；用斯坦福大学耐药数据库(Standford HIV Drug Resistance Database)分析耐药。 研究发现，云南省2005～2006 年无偿献血者中，有52 例为HIV-1 阳性，其 中49 例血浆和相应的PBMC 样品病毒基因扩增成功。序列分析表明，HIV 病毒 的亚型分布为CRF08_BC (51.0%), CRF07_BC (24.5%), CRF01_AE (20.4%)和B (4.1%)；所有样品均未发现蛋白酶抑制剂（PI）耐药基因位点主要突变，只在6 例(11.7%)样品中发现7 例次PI 次要耐药位点突变；另外，在9 例(18.4%)样品中发现10 例次核苷类逆转录酶抑制剂(NRTI) 耐药突变，1 例(2.0%)发生非核苷类 逆转录酶抑制剂(NNRTI) 耐药突变；针对具体药物PI/NRTI/NNRTI 均只有1 例 有潜在的低度耐药，临床仍对药物敏感。PBMC 和血浆的病毒耐药没有显著差异。 从河南、安徽、山西27 个VCT 检测点2006～2007 年采集的10310 例样品 中，通过WB 和BED-CEIA 检测出新近感染人群63 例，分析成功50 例血浆样 品；河南VCT 长期感染样品中随机抽样，分析成功19 例样品。分析成功的69 例VCT 样品中，HIV 病毒株的亚型分布分别为B’ (95.7%)，CRF01_AE(2.9%)和 C(1.4%)。上诉样品均未检出PI 主要耐药相关突变，只在26 例(37.7%)样品中存 在27 例次PI 次要耐药相关突变；3 例(4.3%)样品出现6 例次NRTI 耐药相关突 变，7 例(10.1%)样品出现8 例次NNRTI 耐药相关突变。通过与斯坦福大学耐药 数据库比对，没有发现针对PI 类药物的临床耐药；但有2 例(2.8%)针对NRTI 类 药物耐药，1 例有M184V 突变导致对拉米夫定(3TC)和氟代拉米夫定(FTC)高度 耐药；1 例样品存在T215Y、M41L、L210W 三重突变位点，对阿巴卡韦(ABC)、 去羟肌苷(ddI)和坦那夫韦(TDF)中度耐药，对齐多夫定(AZT)和司他夫定(d4T)高 度耐药；针对NNRTI 类药物，有3 例(4.3%)毒株有耐药，1 例有K103N 突变导 致对奈韦拉平(NVP)、地拉韦啶(DLV)和依菲韦伦(EFV)的高度耐药；1 例有Y188L 突变导致对NVP 和EFV 的高度耐药；1 例存在K101E 和G190A 双重突变，导 致对NVP 的高度耐药，对DLV、EFV 和依曲韦林(ETR)中度耐药。 比较长期感染和新近感染者之间的亚型和耐药，未发现显著差异。 研究结果表明，云南、河南和安徽未经治疗HIV-1 感染者中耐药处于低流行 状态。亚型分布云南无偿献血者以CRF_BC 为主，河南、安徽VCT 人群以B’ 为主。应持续在未经治疗人群中进行耐药监测。

二种抗HIV-1 药物筛选模型的建立及β-咔啉类化合物抗HIV 活性研究

艾滋病的流行严重威胁着人类健康和全球经济的发展，在某些国家已经造成 严重的经济问题和社会问题。由于尚无安全有效的艾滋病疫苗问世，药物治疗仍 是目前防治艾滋病的主要途径。二十多种抗HIV 药物的临床使用以及HAART 疗 法的应用，艾滋病患者的死亡率呈一定的下降趋势。然而，目前使用的抗HIV 药物能够抑制患者体内病毒的复制，但不能完全清除病毒。耐药病毒株的出现和 流行更降低了药物治疗的成功率。为此需要不断研究开发作用于新靶点或具有不 同作用机制的药物。 药物筛选是药物开发中的重要环节，其关键在于建立适合的药物筛选方法。 传统药物筛选费时费力，近年来逐渐被高通量药物筛选方法所代替。本研究中， 我们在大肠杆菌中表达并纯化了HIV-1 蛋白酶，获得了纯度和活性较高的蛋白 酶。利用荧光标记的蛋白酶底物在体外检测化合物对蛋白酶活性的影响，建立了 适于高通量筛选蛋白酶抑制剂的体外筛选方法。通过对大量样本的筛选，发现一 些具有蛋白酶抑制活性的化合物和粗提物。本研究还表达纯化了HIV-1 核衣壳蛋 白NCp7。利用锌离子特异性的荧光染料，建立了相应的高通量筛选方法。该方 法能够筛选出通过逐出NCp7 结合的锌离子而抑制该蛋白功能的化合物。这两种 体外筛选方法的建立大大提高了药物筛选的效率，降低了工作强度，为进一步的 研究打下了基础。 在药物开发过程中，常常通过对已知有效的化合物进行结构修饰以提高药物 活性并降低细胞毒性，改善药物疗效。在先前的药物筛选中，我们发现从高等真 菌中提取的β-咔啉类化合物flazin, 具有一定的抗HIV 活性。通过对flazin 的结 构修饰， 我们发现了治疗指数更高的化合物。本研究对其中两个， dehydroxymethylflazinamide 和flazinamide，进行了更深入的抗HIV 活性研究。 dehydroxymethylflazinamide 和flazinamide 抑制HIV-1IIIB 感染诱导的合胞体形 成的EC50 分别为0.31 μM 和 0.38 μM。 与flazin(EC50 为2.37 μM）相比较， 抗HIV 活性提高了约6-7 倍。这两个化合物对C8166 细胞的半致死浓度(CC50) 分别为27.34μM和118.64μM。Dehydroxymethylflazinamide 的细胞毒性与flazin (CC50 为28.71μM）相似，而flazinamide 的细胞毒性降低了约4 倍左右。与flazin 相比，通过结构修饰，Dehydroxymethylflazinamide 治疗指数从12.1 提高到 88.19，而flazinamide 治疗指数从12.1 提高到312.2。研究还发现，这两个化 合物对临床分离株HIV-1KM018 以及实验株HIV-2ROD、HIV-2CBL-20 也有良好的抑 制效果。 我们对dehydroxymethylflazinamide 和flazinamide 的作用机制也进行了初 步探讨。二者均能有效抑制HIV-1IIIB, HIV-2ROD and HIV-2CBL-20 病毒的细胞间传 播，而不能抑制HIV-1IIB 慢性感染的H9 细胞中病毒复制，说明该化合物可能主 要作用于病毒生活周期的早期阶段； 进一步的研究表明， dehydroxymethylflazinamide 对HIV-1IIIB 进入阶段有很强的抑制活性，说明进入 阶段是该化合物的主要作用靶点；而flazinamide 对直接杀病毒、病毒吸附及进 入均没有显著的抑制效果，该化合物的作用机制还需进一步研究。对酶靶点作用 研究表明，两个化合物对HIV-1 逆转录酶仅有微弱抑制活性说明该酶可能不是作 用靶点；dehydroxymethylflazinamide 对HIV-1 蛋白酶有抑制活性但半效浓度 （EC50）较高,说明该酶可能是化合物的次要靶点。而flazinamide 在体外与重组 的整合酶有较强的结合活性，暗示该化合物可能对整合酶有一定的抑制作用。以 上结果还说明，虽然两个化合物具有类似的结构，但它们可能是通过完全不同的 机制来抑制HIV 的复制.