CCR5受体是HIV病毒进入靶细胞的关键途径之一,其抑制剂是目前抗HIV药物研究的重要方向。前期我们从抗痘病毒系列化合物中发现了新结构三环壬烷类化合物DMX-C07具有显著抗HIV-1活性,应用分子设计方法获得了1-(3-氨基丙基)-哌嗪类化合物DMX-B08,具有与上市药物Maraviroc相当的抗HIV活性,且水溶性好、细胞毒性低、合成容易。本项目拟在已有基础上,结合已报道的CCR5小分子抑制剂结构信息,构建一个能较好的覆盖链状酰胺类CCR5抑制剂化学空间的靶向集中组合库,并利用分子对接技术、ADMET性质预测技术对集中组合库进行富集;对富集后所得化合物进行有机合成并测定其抗HIV活性、细胞毒性、对HERG通道的抑制活性,对优选化合物进行初步药代动力学评价。本项目旨在发现结构新颖、抗病毒活性强、毒副作用小、药代动力学性质好的先导化合物,为开发具有自主知识产权的创新药物奠定基础。
HIV-1;CCR5 receptor;microbicide;CXCR4 receptor;bifunctional inhibitors
本项目的研究目标是探索靶向集中组合库的设计方法,发现靶向 CCR5 受体的抗 HIV 先导化合物。通过本项目的实施,我们已经圆满完成目标,取得如下进展(1)利用业内领先的药物设计软件MedChem Studio,对已报道的CCR5抑制剂结构按照一定规则打成碎片分子,建立了R取代基数据库;根据化学反应原理,以1-(3-氨基丙基)-哌嗪为骨架,用R取代基数据库对结构中的其它取代基进行替换,得到集中组合库;通过基于CCR5结构的虚拟筛选技术,用Discovery studio软件中的对接模块对所设计集中组合库中的分子进行排序,剔除得分较低的化合物;然后用ADMET Preditor软件对初步优化后的集中组合库进行早期ADMET性质预测,将具有不利ADMET性质的化合物删去。该集中组合库的设计方法解决了连接碎片的类药性问题,也与近几年 CCR5 抑制剂研究领域中广泛采用的拼接策略有异曲同工之处。(2)新合成两个系列共计20个新型CCR5抑制剂,多个化合物具有强烈的抗HIV活性。其中化合物B07的抗HIV的半数抑制浓度为6.17nM,略低于目前处于I期临床研究阶段的TAK-220(IC50值为2.48 nM),但生物利用度显著优于TAK-220(大鼠模型,B0756%,TAK-220: 1.4%)。另外,B07对HERG只有较弱的抑制作用,其IC50值为1.82μM,与其抗病毒活性相比有三个数量级的差异。(3)首次发现B07等链状酰胺类CCR5抑制剂具有显著的杀精作用,其中B07的杀精半数有效浓度为1.5mg/mL,并且由于B07的良好水溶性,其作为杀微生物剂候选化合物已正式列入传染病的专项研究(2013-2015)。目前已完成B07的规模化制备工艺研究,获得B07马来酸盐3公斤,纯度高于99.5%。(4)针对CCR5抑制剂在应用中会出现病毒利用CXCR4的情况,我们对研究计划进行了微调,首次提出设计CCR5及CXCR4双功能小分子抑制剂思路,共合成了三个系列兼具两类抑制剂结构特征的化合物25个。活性测试结果显示四氢喹啉-苯并咪唑多胺类化合物具有较好的抗 HIV 活性(IC50<1 μM) 。目前为止,本工作发表标注该基金资助的SCI论文一篇,国内核心期刊论文 1 篇,申请国家发明专利一项,其他相关工作正在整理中。