抗艾滋病药物的研究进展(北京大学药学院)

抗艾滋病药物的研究进展（RecentDevelopmentsinAnti-AIDSDrugs）刘俊义北京大学药学院AIDS的蔓延1981年报道首例AIDS以来，全世界累积HIV感染者7000万人，2000多万人死于AIDS。2002年WHO统计，全世界HIV携带者和患者的总人数为4200万。2003年新感染HIV的人数500万，95%来自发展中国家。死于AIDS的人数为330万。每年新感染人数呈指数上升趋势。1985年中国发现首例AIDS病人。1995年每年感染HIV急剧增加，现有100多万人感染上HIV。10%的感染人群进入发病期。中国HIV感染人数排在世界第十四位，每年增加人数排世界第一位。中国AIDS的概况AIDS的治疗1995年中国AIDS病人，每人每年的平衡药费约为8万元。2002年国内病人，每人每年的平均药费约3万元。2002年国家药监局批准仿制生产4种国外抗HIV药物，即齐多夫定（Zidovudine）、去羟肌苷（Didanosine）、司他夫定（Stavudine）和奈韦拉平（Nevirapine）。国产化药物可使病人用药费用降至每年约3000~5000元。研发具有自主知识产权的药物是一个十分迫切和重要的课题。HIV病毒的结构和复制1983年Dr.LucMontagnier等人首先发现AIDS的病因—HIV(Humanimmunodeficiencyvirus)。1984年Dr.RobertGallo研究小组证实了的Dr.Montagnier研究成果。HIV是RNA病毒，分为HIV-1，HIV-2两种。2个单链RNA表面为双脂膜酶（RT，pH，Ig）结构蛋白（p24，p17，p7）糖蛋白gp120，gp41HIV体外不能繁殖，借助人体细胞复制再生。HIV在血液中的半衰期小于6h，但进入细胞内每天产生约1010病毒颗粒，每年大约可繁殖140代。HIV复制过程大致可分为七个步骤：1.病毒进攻细胞（Binding）：病毒表面糖蛋白gp120、gp41与CD4受体结合2.融合（Fusing）：病毒表面糖蛋白构象变化后与细胞膜进行融合。3.逆转录（Reversetranscription）：进入细胞的单链病毒RNA在HIV-RT作用下合成双链病毒DNA。4.整合（Integration）：双链病毒DNA在整合酶作用下进入细胞核内。5.转录（Transcription）：病毒DNA借助细胞核转录大量病毒RNA。6.转译（Translation）：病毒RNA合成长链蛋白。7.组合并溢出(Assembly&Budding)：病毒RNA、酶、结构蛋白在细胞内组合成大量新病毒，溢出细胞，进攻其他细胞。基于HIV复制过程，药物化学家采用不同策略阻断病毒复制。已有17种抗HIV的化学药(20种剂型)被FDA批准。按作用机制分为四类：A：核苷类逆转录酶抑制剂（NRTIS）B：非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTIS）C：蛋白水解抑制剂（PIS）D：融合抑制剂（FIS）抗AIDS药物临床治疗AIDS的药物名称批准日期公司NRTIS齐多夫定(Zidovudine,AZT)1987.3GlaxoSmithKline去羟肌苷(Didanosine,ddI)1991.10BristolMyersSquibb扎西他宾(Zaicitabine,ddC)1992.6Roche司他夫定(Stavudine,d4T)1994.6BristolMyersSquibb拉米夫定(Lamivudine,3TC)1995.11GlaxoSmithKline双汰芝(AZT+3TC)1997.9GlaxoSmithKline阿巴卡伟(Abacavir,ABC)1998.12GlaxoSmithKline三协维(AZT+3TC+ABC)2000.11GlaxoSmithKline替诺福韦(Tenofovir)2001.10GlaxoSmithKlineNNRTIS奈韦拉平(Nevirapine)1996.6BoehringRoxane地拉韦啶(Delavirdine)1997.4Pharmacia依非韦伦(Efavirenz)1998.9BristolMeyersSquibb/DupontPIS沙奎那韦(硬胶囊)1995.12Roche茚地那韦(Indinavir)1996.3Merck利托那韦(Ritonavir)1996.3Abbott沙奎那韦(软胶囊)1997.7Roche奈非那韦(Nelfinavir)1993.3Rfizer,Roche安普那韦(Amprenavir)1999.4GlaxoSmithKline洛匹那韦2000.9AbbotFIST202003.3TrimerisNRTIS结构HOHNNOOCH3ON3HOONNNH2OHOONNHNNOHONNNNNH2H2NHOHNNOOCH3OHOSONNNH2ONNNNNH2OPOHOHOAZTddCddId4T3TCABCTenofovirNNRTIS结构H3CHNNNNONHMeSO2HNNONNNHNHOClF3CONevirapineDelavirdineEfavirenzPIS结构IndinavirOHNNNOHHNNHOOC(CH3)3SaquinarvirNNHHNCONH2NOOOHCONHCH(CH3)3RitonvirSNNNHHNNHOCH3OOOOHNSHNNCH3HOOOHCONHC(CH3)3SNeifinavirOOHNNSOHOOONH2NNHNNHOOOOHOAmprenavirLopinavirCombinationTherapy主要问题：抗药性组合疗法(鸡尾酒疗法)—三种药物，占总处方的76.8%。1PI+2NRTI+0NNRTI37%0PI+2NRTI+1NNRTI32.4%0PI+3NRTI+0NNRTI7.4%2PI+2NRTI+0NNRTI6.8%0PI+2NRTI+0NNRTI3.3%其他13.3%组合疗法的优缺点优点：★疗效明显优于单方药★延缓药物抗药性的产生缺点：★剂量大，品种多，药物自身及之间的毒副作用使病人难以忍受★服药次数频繁，病人难以坚持★药品价格昂贵，病人难以承受抗AIDS药物研究进展重要靶点：HIV-RT，HIV-P现有药物：7个NRTIS，3个NNRTIS，6个PIS设计：基于酶的三维结构、生理功能和药物作用的活性部位。FDA对现有类型药物的评价指标：①活性更高、毒性更低；②对耐药性的病毒有很强的抑制作用；③很好的药代性质，如较长的作用时间，服用方便等。NRTIS的研究进展NRTIS的作用机理PPPPPPNRTINRTIpNRTIppNRTIppp(dNTP)(RNA/DNA双链)PPPPPPOOOOOOODNAOOOOOOOORNA(NRTIP3)(DNA/DNA双链)PPPOOOOOOOOOOOOODNADNANRTIS的结构特点分子中含有碱基和类似五元环糖的结构五元糖环没有3’-位羟基在糖环单元有不同的杂原子被引入也有开环的糖的类似物构型与天然核苷相同，只有3TC与天然核苷构型相反，为左旋体，它比右旋体毒性更低，活性更强，能抑制HIV-1、HIV-2，HBV。第二代NRTISTenofovir（替诺福韦）为单磷酸核苷类药物，越过了体内单磷酸化(体内活化最困难步骤)。前药形式：将磷酸核苷做成某种前药形式，以提高体内的吸收，是提高药物生物利用度的一种有效形式。较成功例子：NNNNNH2CH3OPOiprOCOCH2OOiprOCOCH2OONNNNNH2OPOCOCH2OCOCH2OOiprOiprPCH3CS(CH2)2OCH3CS(CH2)2ONNNNNH2OOOOOOOHNNOCH3OOPOCH3COCCHHNOCH3(A)Tenofovirdisproxil(B)Adefovirdispivoxyl(C)ddAMPbis(sacetyl-2-thioethyl)phosphotriester(D)d4TaryloxyphosphoramidateSONHNNH2FOHOOSNNNH2OHONNNNNH2H2NOOHONNNNNH2OHOFEmtricitabine(FTC)SPD754DAPPF-ddA前药单磷酸核苷(NRTI-P)NRTI-3P化合物（A）(Tenofovirdisproxil)已完成Ⅲ期临床试验，2002年在欧美已完成了新药和销售申请。代谢前药代谢①细胞②代谢NNNNNH2CH3OPOiprOCOCH2OOiprOCOCH2OO(A)Tenofovirdisproxil化合物（B）正在抗HBVⅢ期临床后期试验。NNNNNH2OPOCOCH2OCOCH2OOiprOipr(B)Adefovirdispivoxyl（A）和（B）均为口服前药。化合物（C）是ddA前药，它对HIV的活性要比母体ddA强1000倍。PCH3CS(CH2)2OCH3CS(CH2)2ONNNNNH2OOOOO(C)ddAMPbis(sacetyl-2-thioethyl)phosphotriester化合物（D）是d4T单磷酯化后的一种前药形式，它的活性比母体化合物d4T强约100倍。OOHNNOCH3OOPOCH3COCCHHNOCH3(D)d4TaryloxyphosphoramidateFTC是一个新的NRTI，已完成了抗HIVⅢ期临床，2002年秋已向FDA申请新药，同时它作为抗HBV药物处Ⅱ期临床试验。SONHNNH2FOHOEmtricitabine(FTC)FTC是3TC的一个衍生物，对HIV、HBV有很强的抑制作用，它与许多抗HIV药物有很好的协同作用，可与另一个核苷类药物、蛋白酶抑制剂、非核苷类逆转录酶抑制剂联合使用。FTC的安全性和有效性比同类药物更好。FTC对3TC产生的变异病毒没有抑制作用。OSNNNH2OHOSPD754SPD754已进入Ⅰ期临床试验，是3TC的同分异构体。对变异病毒菌株(如AZT，3TC和PIS等引起的）均有很强的抑制作用，而它并不产生抗药性。FTC和SPD754在体内作用时间长，每天只需服药一次。DAPP和F-ddA正处在Ⅱ期临床，它可抑制由AZT和3TC引起的变异HIV菌株的复制。NNNNNH2H2NOOHODAPPDAPP单独或联合使用都表现出很好疗效，强于d4T、ddI、Adefovir。单独使用，每天2次，每次300mg，可使病人体内病毒快速降低90%以上。F-ddA很有效，但不良反应严重，甚至有病人死亡，已终止了临床试验。NNNNNH2OHOFF-ddANNRTI的研究进展NNRTIS的作用机理作用部位：HIV-1RT疏水腔(亲脂性强)与其底物作用部位1nm处。作用方式：NNRTI进入“疏水腔”后与其表面的活性AA形成稳定的复合物。作用机理：改变HIV-1RT的构象而影响到底物作用部位构象的变化，而使酶丧失逆转录病毒DNA的正常功能。NNRTIS有非常强的抑制活性，IC50可达nM。目前临床上使用的药物有3个(Nevirapine、Delavirdine、Efavirenz）缺点：容易产生抗药性，原因是酶活性部位AA易发生变异。克服缺点：与NRTI合用，初期使用足够大的量。新NNRTIS的结构特点结构多样性，已有30多种各类化合物作用于HIV-1RT的“疏水腔”。进入临床的候选药物HNNOOONHNHOF3CONHSClOEmivirine(MKC-442)DPC-083UC-781ClClSNNNOONH2HNNOOONNBrNH2NHCNOCNAG1549SJ3366TMC125NNClNH2SNOOOOOOHPNU142721CalanolideANNRTIS的临床试验Emivirine(MKC-442)作为第二代NNRTI进入Ⅲ期临床，它在联合用药（三种）显示出了良好抑制活性，但不幸的是，与现在使用的同类药物相比优势不明显。HNNOOOEmivir