研制抗真菌藥物

隨著上三大致病真菌基因組序列測(cè)序的完成，抗真菌藥物研究也進(jìn)入了后基因組時(shí)代。真菌基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)等多學(xué)科的相互交叉滲透，有望能夠發(fā)現(xiàn)和確證真菌所*的藥物作用靶標(biāo)，再采用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)技術(shù)開展合理藥物設(shè)計(jì)，結(jié)合以組合化學(xué)技術(shù)快速大量合成和以高通量篩選技術(shù)快速準(zhǔn)確篩選，有望能夠大大加快發(fā)現(xiàn)特異性強(qiáng)、毒副作用低、無交叉耐藥性的新型抗真菌藥物的速度。

隨著深部真菌感染率的不斷升高和現(xiàn)有抗真菌藥物耐藥性的日趨嚴(yán)重，上對(duì)廣譜、高效、低毒的新型抗真菌藥物的需求日益迫切，僅僅依靠對(duì)現(xiàn)有藥物進(jìn)行大量的結(jié)構(gòu)修飾來發(fā)現(xiàn)新型抗真菌藥物已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。近年來，分子生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、計(jì)算化學(xué)和組合化學(xué)等學(xué)科得到飛速發(fā)展，給新藥研究領(lǐng)域帶來了革命性的突破。這些新技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于抗真菌新藥的研究，并取得了一定成功，大大加快了發(fā)現(xiàn)抗真菌新藥的速度。

■組合化學(xué)

組合化學(xué)技術(shù)的發(fā)展與成熟使得在短時(shí)間內(nèi)合成大量化合物成為可能，將組合化學(xué)技術(shù)應(yīng)用于新藥研究，無疑會(huì)提高發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的數(shù)量和速度。近年來，組合化學(xué)技術(shù)開始應(yīng)用于抗真菌藥物研究，并在抗真菌先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化方面取得了一定成功。通過組合化學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)新型抗真菌先導(dǎo)化合物的基本思想是：挑選具有潛在抗真菌活性的起始模板結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)多樣性的組合庫，然后采用固相合成技術(shù)迅速合成組合庫中的化合物，后進(jìn)行抗真菌活性篩選。目前研究較多的抗真菌起始模板結(jié)構(gòu)主要集中在以下四個(gè)領(lǐng)域：具有抗真菌活性的天然產(chǎn)物、雜環(huán)類化合物、多肽類化合物和抗真菌寡核苷酸。

國(guó)外課題組以4－甲酰基咪唑?yàn)槠鹗寄０褰Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了7個(gè)結(jié)構(gòu)類型的1H－咪唑－4－甲基氨基磺酰基取代化合物組合庫，采用固相合成技術(shù)合成組合庫中數(shù)千個(gè)化合物，從5個(gè)結(jié)構(gòu)類型中都發(fā)現(xiàn)了體外抗真菌活性很強(qiáng)的先導(dǎo)化合物。與依靠經(jīng)典的藥物結(jié)構(gòu)修飾來提高抗真菌活性的方法相比，采用組合化學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化抗真菌先導(dǎo)化合物可降低成本，并大大提高了發(fā)現(xiàn)新藥的效率。

■真菌基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)

近年來，真菌基因組學(xué)的研究得到了飛速發(fā)展。截至2001年，上三大致病真菌（白色念珠菌、煙曲霉菌和新型隱球菌）的基因組序列已完成測(cè)序，這給新型抗真菌藥物研究帶來了革命性的突破。通過生物信息學(xué)技術(shù)，可在不同種屬真菌基因序列和人類基因序列間進(jìn)行比較分析研究，從而能發(fā)現(xiàn)人類所沒有的而在不同種屬真菌中保守的基因，再深入了解這些基因的功能，由此發(fā)現(xiàn)功能性基因。蛋白質(zhì)組學(xué)的飛速發(fā)展可在短時(shí)間內(nèi)將這些功能基因翻譯的蛋白進(jìn)行表達(dá)和純化，然后對(duì)這些蛋白的生物學(xué)功能進(jìn)行分析研究，從中尋找抗真菌藥物作用的靶標(biāo)?；谶@些新靶標(biāo)進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)，有望能夠發(fā)現(xiàn)具有廣譜抗真菌活性、毒副作用低、無交叉耐藥性的抗真菌新藥。

■計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)技術(shù)

隨著分子生物學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)的飛速發(fā)展，將會(huì)有越來越多的抗真菌藥物作用靶標(biāo)的三維結(jié)構(gòu)被測(cè)定。即使目前有些靶標(biāo)的三維結(jié)構(gòu)還難以測(cè)出，也可通過同源模建方法建立其三維分子模型。基于抗真菌藥物作用靶酶的三維結(jié)構(gòu)信息，運(yùn)用分子對(duì)接、虛擬高通量篩選和全新藥物設(shè)計(jì)等技術(shù)，可設(shè)計(jì)出與靶酶特異性結(jié)合的全新抗真菌先導(dǎo)化合物，然后對(duì)先導(dǎo)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，有望能發(fā)現(xiàn)具有全新作用機(jī)制、全新結(jié)構(gòu)類型的抗真菌新藥。

第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院通過同源模建方法模建了氮唑類抗真菌藥物作用靶酶——羊毛甾醇14α－去甲基化酶的三維結(jié)構(gòu)，并闡述了與血紅素輔基作用的殘基、與電子供體作用和參與電子傳遞的殘基、底物進(jìn)出通道殘基和活性位點(diǎn)殘基。選用4種結(jié)構(gòu)類型的15個(gè)氮唑類抗真菌藥物，以活性類似物法搜尋藥效構(gòu)象，并將各化合物以藥效構(gòu)象對(duì)接到白色念珠菌羊毛甾醇14α－去甲基化酶活性部位，詳細(xì)探討了唑類抗真菌藥物與靶酶的作用模式。在此基礎(chǔ)上，基于羊毛甾醇14α－去甲基化酶的活性位點(diǎn)進(jìn)行新型抑制劑先導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先采用InsightII/Bin-dingSiteAnalysis模塊詳細(xì)分析了靶酶活性位點(diǎn)的空穴大小，然后應(yīng)用Insigh-tII/MCSS模塊分析了活性位點(diǎn)的各種力場(chǎng)分布，在此基礎(chǔ)上通過InsightII/ludi模塊設(shè)計(jì)得到了4個(gè)先導(dǎo)化合物。設(shè)計(jì)合成的4個(gè)先導(dǎo)化合物對(duì)測(cè)試的8種人類致病真菌都有抑菌效果，為*報(bào)道的一類新結(jié)構(gòu)類型的抗真菌化合物。經(jīng)進(jìn)一步抑酶活性實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這4個(gè)先導(dǎo)化合物確為羊毛甾醇14α－去甲基化酶抑制劑，而且與氟康唑是競(jìng)爭(zhēng)性抑制關(guān)系。設(shè)計(jì)的新型抗真菌化合物只謀求與真菌羊毛甾醇14α－去甲基化酶活性位點(diǎn)殘基通過非共價(jià)鍵可逆結(jié)合，避開了氮唑類藥物由于與蛋白質(zhì)血紅素輔基結(jié)合而造成的在真菌和人的靶酶之間缺乏選擇性的問題。