新型稠環嘧啶類HIV-1 NNRTIs的設計、合成、抗病毒活性與初步成藥性研究

艾滋病(AIDS)是由人類免疫缺陷病毒(HIV)感染引起的全球重大流行性傳染病。據世界衛生組織(WHO)的數據報道，截至2018年底，因感染艾滋病毒而死亡的人數達到了3200萬，全球現存約有3790萬艾滋病毒感染者，其中2018年新增感染人數約170萬人，77萬人死于艾滋病引起的并發癥。逆轉錄酶(RT)在HIV-1的生命周期起著必不可少的作用，是開發抗HIV新藥的重要靶點之一。非核苷類逆轉錄酶抑制劑(NNRTIs)以其抗病毒活性強、選擇性高、作用機制明確以及可與其它藥物協同作用等特點而備受關注，成為高效抗逆轉錄病毒治療(HAART)的重要組分之一，其中以上市藥物Etravirine和Rilpivirine為代表的二芳基嘧啶類化合物(DAPYs)表現格外耀眼。盡管NNRTIs在HIV-1患者的治療上取得了巨大成功，但是由于其變構作用機制和較低的遺傳屏障，在臨床應用中迅速出現了耐藥株。

近期，山東大學的劉新泳&展鵬研究組和比利時魯汶大學合作，在該合作團隊前期的研究基礎上，采用基于結構的生物電子等排原理，設計了一系列哌啶取代的噻吩[2,3-d]嘧啶衍生物5a～5f，該類化合物是DAPYs的衍生物。5a～5f的合成簡便，目標化合物均通過關鍵中間體4合成。其中化合物5a的抗HIV-1活性最強，對HIV-1野生株(WT)和幾乎所有受測的NNRTI耐藥HIV-1變異株的抑制活性均高于FDA批準上市的二芳基嘧啶類藥物依曲韋林(Etravirine)。

化合物5a在MT-4細胞中對野生型和耐NNRTI的HIV-1變異株均表現出比Etravirine更優的抗HIV-1活性，其EC50值分別為3.24 nM(WT)、2.05 nM(L100I)、2.34 nM(K103N)、6.57 nM(Y181C)、7.59 nM(Y188L)、6.70 nM(E138K)、4.81nM(F227L+V106A)和6.45 nM(RES056)。RT抑制活性結果進一步證明，5a具有較高的抗性。此外，在5a濃度增加的情況下，將HIV-1(IIIB)經過細胞培養傳代30代，以進一步研究它的抗病毒耐藥性。對有5a存在下的HIV-1(IIIB)毒株的RT編碼區進行了測序，與野生型HIV-1(IIIB)毒株DNA序列比較，發現了K101E、V108I、F227C和M230I等幾個突變。然后在MT-4細胞上測定5a對所選菌株的抗病毒活性，以證實其耐藥性。實驗結果顯示，化合物5a的易感性降低了888倍。令人鼓舞的是，NRTIs藥物Zidovodine對5ares株的活性(EC50=0.0010 μM)約是抗HIV-1(IIIB)的活性(EC50=0.0127 μM)的12倍，且無表型交叉耐藥性。值得注意的是，5a在大鼠體內表現出良好的藥代動力學特性(生物利用度F=37.06%)，在小鼠體內表現出良好的安全性(LD50>2000 mg/kg)。而且，化合物5a的溶解性大幅改善(S=22.8 μg/mL，pH=7)、不易被細胞色素P450代謝、且hERG抑制活性低。因此，化合物5a獨特的抗病毒耐藥性特征及優良的成藥性使其在未來抗HIV的HAART療法中具有巨大的潛力。