付志鵬，康東偉,2，劉新泳,2，展鵬,2

（1.山東大學(xué)藥學(xué)院藥物化學(xué)研究所 化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250012；2. 山東省中比抗病毒創(chuàng)新藥物合作研究中心,山東 濟(jì)南250012）

艾滋病（AIDS）主要是由人體免疫缺陷病毒1型（HIV-1）感染引起，嚴(yán)重危害人類(lèi)健康。自1981年首例艾滋病患者被發(fā)現(xiàn)至今，已造成3200余萬(wàn)人死亡。全球現(xiàn)有3800余萬(wàn)HIV攜帶者，2019年新增感染人數(shù)約170萬(wàn)，死于艾滋病的人數(shù)約為69萬(wàn)[1]。HIV-1感染宿主細(xì)胞主要分為：侵入、逆轉(zhuǎn)錄、整合、轉(zhuǎn)錄、翻譯、組裝、出芽及成熟等過(guò)程[2]。理論上，阻斷病毒復(fù)制周期的任何一個(gè)環(huán)節(jié)，都可以實(shí)現(xiàn)抗病毒的目的（見(jiàn)圖1）。目前臨床用于治療艾滋病的藥物主要分為侵入抑制劑（entry inhibitors）、逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑（reverse transcriptase inhibitors，RTIs）、蛋白酶抑制劑（protease inhibitors，PIs）、整合酶抑制劑（integrase inhibitors，INs）。

目前，臨床上應(yīng)用高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（highly active antiretroviral therapy，HAART）進(jìn)行抗艾滋病治療，但易出現(xiàn)耐藥毒株，大大降低了治療效果。因此，開(kāi)發(fā)新型高效低毒、抗耐藥的HIV-1抑制劑仍是目前抗艾滋病藥物研發(fā)的重要任務(wù)之一[3]。隨著對(duì)HIV-1致病機(jī)制和病毒復(fù)制周期的生物學(xué)過(guò)程深入研究，新的可成藥靶標(biāo)及其抑制劑不斷被發(fā)現(xiàn)。本綜述精選近幾年的研究實(shí)例，根據(jù)HIV-1的復(fù)制周期進(jìn)行分類(lèi)，從藥物化學(xué)的角度總結(jié)了抗艾滋病藥物新靶標(biāo)及其小分子抑制劑的研究進(jìn)展。

1 HIV-1侵入抑制劑

HIV-1侵入宿主細(xì)胞首先將脂質(zhì)雙層膜的糖蛋白gp120與宿主細(xì)胞表面CD4受體蛋白結(jié)合，隨之gp120發(fā)生構(gòu)象改變，進(jìn)而引發(fā)多個(gè)過(guò)程，最終使得HIV-1病毒顆粒侵入宿主細(xì)胞。將gp120與協(xié)同受體（CCR5/CXCR4）的結(jié)合阻斷，可阻斷HIV-1侵入細(xì)胞[4]。2020年7月3日，美國(guó)FDA宣布新型抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物fostemsavir上市，fostemsavir是temsavir的前體藥物。Temsavir通過(guò)與gp120相結(jié)合，阻斷病毒的侵入過(guò)程，防止宿主細(xì)胞被感染。該藥的上市標(biāo)志著一種全新的抗HIV-1藥物類(lèi)型，將有望解決HIV的耐藥難題[5]。

此外，苯基草酰胺類(lèi)化合物可以抑制HIV侵入CD4細(xì)胞，通過(guò)與CCR5協(xié)同受體結(jié)合，導(dǎo)致HIV-1無(wú)法正常完成侵入過(guò)程[6-7]。Curreli等[8]對(duì)先導(dǎo)化合物NBD-556（1）進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到NBD-14189（2），化合物2對(duì)HIV-1型HXB2株表現(xiàn)出抗病毒活性，EC50為0.089 μmol · L-1，但是，其細(xì)胞毒性仍然很高（CC50= 21.9 μmol · L-1），且水溶性相對(duì)較差。在進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，吡啶環(huán)取代苯環(huán)的化合物NBD-14270（3）與2相比，選擇系數(shù)（selectivity index，SI）提高了3倍，同時(shí)水溶性等也得到了改善，表明吡啶環(huán)是苯環(huán)良好的生物電子等排體（見(jiàn)圖2）。化合物3的前藥目前處于Ⅲ期臨床試驗(yàn)。

Chaiken等[9]以協(xié)同受體CCR5抑制劑LJC240（4）和三唑-肽類(lèi)gp120的抑制劑UM15（5）為先導(dǎo)化合物設(shè)計(jì)了gp120-CCR5雙靶標(biāo)抑制劑，希望產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。首先分析靶標(biāo)結(jié)合模型及構(gòu)效關(guān)系（SAR）確定了合適的連接位置，設(shè)計(jì)得到雙功能嵌合體6，與單類(lèi)化合物4、5混合活性相比（IC50= 34 nmol · L-1），顯示出更好的活性（6，IC50= 4 nmol · L-1）（見(jiàn)圖3）[10]。

2 HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑

在HIV-1的復(fù)制周期中，逆轉(zhuǎn)錄酶（RT）將HIV-1病毒RNA轉(zhuǎn)變成雙鏈DNA，然后將DNA整合進(jìn)入宿主基因組中，隨著宿主細(xì)胞的復(fù)制而復(fù)制，是抗艾滋病藥物的理想靶點(diǎn)。根據(jù)逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑結(jié)合位點(diǎn)的不同，目前臨床應(yīng)用的HIV-1 RTIs可被分為核苷（酸）類(lèi)逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑（nucleoside reverse transcriptase inhibitors，NRTIs/NtRTIs）和非核苷類(lèi)逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑（non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors，NNRTIs）。研發(fā)高效、低毒、耐突變的新型RTIs以解決病毒耐藥性問(wèn)題仍然是目前的熱點(diǎn)之一。

2.1 核苷（酸）類(lèi)HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑

NRTIs/NtRTIs作為天然底物的類(lèi)似物，通過(guò)發(fā)揮與酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用和鏈終止作用而抑制HIV-1復(fù)制。Hamon等[11]合成了一系列外消旋的5′-碳環(huán)核苷磷酸酯衍生物，并評(píng)估了它們的抗病毒活性。該研究發(fā)現(xiàn)化合物7在人外周血單核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中表現(xiàn)出中等的抗病毒活性（EC50= 5.9 μmol · L-1），將碘原子替換為氟原子形成化合物8后，其抗病毒活性（EC50= 0.88 μmol · L-1）強(qiáng)于陽(yáng)性對(duì)照藥替諾福韋（EC50= 1.1 μmol · L-1）。

MK-8591（9）[12]是一種新型核苷類(lèi)似物，屬于核苷逆轉(zhuǎn)錄酶易位抑制劑（nucleoside reverse transcriptase translocation inhibitors，NRTTIs），其通過(guò)阻止3′-末端核酸引物上的RT易位而充當(dāng)鏈終止子，還可用作延遲鏈終止劑，在DNA合成停止之前并入進(jìn)來(lái)的脫氧核苷三磷酸（deoxy-ribonucleoside triphosphate，dNTP）。Alexandre等[13]合成了一系列化學(xué)穩(wěn)定性更強(qiáng)的碳環(huán)核苷類(lèi)似物，其中，單一對(duì)映異構(gòu)體10（PBMC IC50= 24 nmol · L-1）與9相比，在大鼠中表現(xiàn)出良好的藥物代謝動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，改善了血漿清除率和延長(zhǎng)了半衰期。利用前藥策略設(shè)計(jì)了10的氨基磷酸酯前藥11，其抗病毒活性提高了8倍（EC50= 3.0 nmol · L-1）（見(jiàn)圖4）。

2.2 非核苷（酸）類(lèi)HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑

NNRTIs是一類(lèi)非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，和RT結(jié)合后，會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生一個(gè)非核苷類(lèi)抑制劑結(jié)合口袋（nonnucleoside inhibitor-binding pocket，NNIBP），調(diào)整自身構(gòu)象，通過(guò)疏水作用、氫鍵等與NNIBP緊密結(jié)合，形成相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)象，進(jìn)而使RT聚合酶活性中心的活性構(gòu)象遭到破壞，達(dá)到抑制病毒DNA合成的目的。因NNRTIs的選擇性高，細(xì)胞毒性低，且其在較低濃度下即能有效抑制HIV復(fù)制，使得其成為HAART療法的重要組分，目前已有多種類(lèi)型的NNRTIs[nevirapine（12）、delavirdine（13）、efavirenz（EFV，14）、etravirine（ETV，15）、rilpivirine（RPV，16）、doravirine（17）]被批準(zhǔn)上市（見(jiàn)圖5）。

2.2.1 二芳基嘧啶類(lèi)衍生物NNRTIsFDA批準(zhǔn)上市的二芳基嘧啶（diarylpyrimidine，DAPY）類(lèi)NNRTIs是依曲韋林（ETV）和利匹韋林（RPV），其具有高活性、低毒性，但易產(chǎn)生耐藥性、不良反應(yīng)等特點(diǎn)。因此，對(duì)該類(lèi)化合物的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)修飾是近幾年該領(lǐng)域的重要方向。DAPY/RT復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)顯示，該類(lèi)化合物在NNIBP中呈現(xiàn)“U”型或“馬蹄”型構(gòu)象。其結(jié)構(gòu)具有較高的柔性，從而保持化合物與RT較高的親和力，有利于提高抗耐藥性。以RPV與HIV-1 RT的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)為例（見(jiàn)圖6），該類(lèi)化合物的4點(diǎn)藥效團(tuán)模型包括：1）疏水作用區(qū)；2）氫鍵作用區(qū)；3）可容納區(qū)域I；4）可容納區(qū)域Ⅱ。

筆者課題組以DAPY類(lèi)化合物為先導(dǎo)，運(yùn)用基于藥效團(tuán)與靶標(biāo)結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)對(duì)DAPY類(lèi)NNRTIs進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設(shè)計(jì)合成了多系列五元雜環(huán)并嘧啶類(lèi)HIV-1 NNRTIs。生物活性結(jié)果表明多個(gè)化合物（18 ～ 21）抑制HIV-1野生株（WT）和臨床常見(jiàn)突變株的活性較先導(dǎo)化合物ETV均有大幅提高，而且具有極高的SI和優(yōu)良的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)（見(jiàn)圖7）[14-19]。目前，化合物18、19正在進(jìn)行后續(xù)的臨床前評(píng)價(jià)。18、19和RT的晶體結(jié)構(gòu)表明，由于其結(jié)構(gòu)的靈活性，它們能夠適應(yīng)NNIBP內(nèi)某個(gè)氨基酸突變所引起的RT構(gòu)象變化，可通過(guò)改變自身多個(gè)扭轉(zhuǎn)角來(lái)優(yōu)化與突變口袋的互補(bǔ)性。能量計(jì)算表明，不同RT結(jié)合構(gòu)象的NNRTIs幾乎是等能量的，表明NNIBP殘基突變誘導(dǎo)的化合物構(gòu)象變化不會(huì)帶來(lái)明顯的應(yīng)變能損失。另外，與ETV和RPV相比，極性基團(tuán)（噻吩硫、哌啶氮和溶劑暴露的磺酰胺）與NNIBP的殘基主鏈之間形成了更廣泛的氫鍵，特別是主鏈氫鍵促進(jìn)了RT與抑制劑結(jié)合，并且不易受到口袋中側(cè)鏈突變的影響[20]。

DAPY類(lèi)NNRTIs左翼取代芳香環(huán)處于由Tyr181、Tyr188、Phe227和Trp229 構(gòu)成的疏水亞口袋中，并與這些芳香性氨基酸殘基形成π-π堆積作用，對(duì)小分子配體與NNIBP結(jié)合發(fā)揮主導(dǎo)作用。基于此靶標(biāo)，陳芬兒課題組采用噻吩并嘧啶優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)并嘗試延長(zhǎng)分子左翼的π-π共軛體系的長(zhǎng)度來(lái)增強(qiáng)其芳香性，從而增強(qiáng)目標(biāo)分子與NNIBP的π-π堆積作用。他們將左翼上的苯基替代為聯(lián)苯基，開(kāi)發(fā)了一系列安全性更高的噻吩并嘧啶-聯(lián)苯DAPYs[21-22]。在聯(lián)苯環(huán)上，帶有2，2′-二甲基取代基的化合物22和2，3-二氟取代基的化合物23的細(xì)胞毒性都較低，CC50分別為66和216.9 μmol · L-1。但是，它們的抗病毒活性EC50分別為 14和13.5 nmol · L-1比ETV（EC50= 4.1 nmol · L-1）較低。為了改善其代謝穩(wěn)定性、溶解性、安全性及口服利用度，他們又開(kāi)發(fā)了二氟取代衍生物24，它對(duì)WT、突變株表現(xiàn)出較高的抗病毒活性，其鹽酸鹽的溶解度提高至5.6 μg · mL-1，且其體外代謝穩(wěn)定性也有所提高，大鼠經(jīng)口給藥劑量為5和10 mg · kg-1時(shí)，生物利用度達(dá)到44.0%，且無(wú)明顯急性毒性[23]。

筆者課題組在前期研究基礎(chǔ)上，靶向可容納區(qū)域Ⅱ中的“進(jìn)入通道”（即Leu100、Lys101、Glu138殘基附近）進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)并合成了新穎的具有末端“三唑環(huán)”結(jié)構(gòu)的二芳基煙酰胺衍生物，該類(lèi)衍生物與該位點(diǎn)關(guān)鍵殘基形成額外的相互作用[24]。所有化合物均表現(xiàn)出抗WT活性，EC50為0.02 ～ 1.77 μmol · L-1。25對(duì)WT、E138K和Y181C突變株表現(xiàn)出良好的活性，EC50分別為20、1.5、8.9 nmol · L-1。最近，筆者課題組針對(duì)毗鄰位點(diǎn)（NNRTI Adjacent），該位點(diǎn)由Thr139（p51）、Pro140（p51）、Thr165、Leu168、Lys172和Ile180等組成，合成了新系列DAPYs，可以同時(shí)占據(jù)經(jīng)典的NNIBP和“NNRTI Adjacent”[25]。生物活性測(cè)試表明，化合物26表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗病毒活性。而且細(xì)胞毒性比ETV低。陳芬兒課題組設(shè)計(jì)并合成了一系列保留聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的化合物，該系列化合物對(duì)WT表現(xiàn)出優(yōu)異的活性，EC50為2.6 ～ 39 nmol · L-1[26]。代表性化合物27和28對(duì)WT、單突變株和雙突變株以及RT均具有較好的活性。

基于共晶結(jié)構(gòu)的分子雜合是生成高結(jié)合、高親和力的抗病毒新型抑制劑的重要策略之一[27]。筆者課題組前期將ETV/RT與3-碘-4-苯氧基吡啶酮（IOPY，29）類(lèi)似物R221239/RT通過(guò)分子雜合設(shè)計(jì)并合成了一系列2-吡啶酮衍生物，生物活性測(cè)試結(jié)果表明，多個(gè)衍生物低微摩爾水平下抑制HIV-1 IIIB[28]。其中，化合物30抗HIV活性最強(qiáng)，EC50為0.15 μmol·L-1，SI為166。分子對(duì)接表明，該類(lèi)抑制劑/RT的結(jié)合模式與ETV/RT的結(jié)合模式相似。陳芬兒課題組將EFV/RT與ETV/RT通過(guò)分子雜合設(shè)計(jì)并合成了一系列二氫喹唑啉衍生物[29]。生物活性測(cè)試結(jié)果表明，所有衍生物均表現(xiàn)出抗WT的活性，EC50為0.00084 ～ 0.61 μmol · L-1?；?性 最 強(qiáng)的31對(duì)HIV-1 IIIB的EC50為0.84 nmol · L-1，比陽(yáng)性對(duì)照藥EFV和ETV的抗病毒活性更強(qiáng)，而且抑制常見(jiàn)突變株E138K和RES056的EC50為3.5和66 nmol · L-1。另外他們還將化合物32、33利用該策略得到一類(lèi)新型含吲唑結(jié)構(gòu)的DAPY類(lèi)化合物，均對(duì)WT表現(xiàn)出抑制活性，代表性化合物34抑制WT的EC50為6.4 nmol · L-1，抑制常見(jiàn)突變株K103N和RES056的EC50分別為77 和57 nmol · L-1（見(jiàn)圖8）[30]。

2.2.2 吲哚芳基砜類(lèi)衍生物NNRTIs吲哚芳基砜（indolylarylsulfones，IASs）類(lèi)分子L-737（35）對(duì)HIV-1 WT和耐藥株的抑制活性達(dá)到納摩爾水平。筆者課題組基于分子雜合和生物電子等排策略，利用不同的N-取代雜環(huán)、磷酸基團(tuán)以及磺酰胺基來(lái)探索“進(jìn)入通道”的化學(xué)空間（見(jiàn)圖9）。生物活性測(cè)試表明，新系列化合物對(duì)WT表現(xiàn)出較強(qiáng)的活性，EC50為0.0043 ～ 4.42 μmol · L-1，SI為60 ～ 18727?；衔?6對(duì)WT和突變株E138K的EC50分別為4.7和13 nmol · L-1。分子對(duì)接發(fā)現(xiàn)吡咯烷部分可以很好地占據(jù)NNIBP的“進(jìn)入通道”，其取代基朝向蛋白質(zhì)/溶劑界面[31]。

2.2.3 二氫烷氧基苯基氧代嘧啶類(lèi)NNRTIs2019年，Nawrozkij等[32]基于已有二氫烷氧基苯基氧代嘧啶（dihydrobenzylpyrimidin-4-(3H)-ones，DABO） 的構(gòu)效關(guān)系（SAR），利用立體化學(xué)的構(gòu)象限制策略在重要藥效位點(diǎn)引入合適的立體中心，設(shè)計(jì)并合成了多系列C6-芐基取代的DABOs。他們將芐基部分的α位上的甲基替換為給電子基團(tuán)甲氧基，且沒(méi)有明顯增加空間位阻。代表性化合物37、38與相應(yīng)的α-甲基DABOs 化合物39、40表現(xiàn)出相似的抗HIV-1 WT活性，對(duì)臨床多個(gè)突變株的抑制活性提高10 ～ 100倍，證明了甲氧基取代的重要性，進(jìn)一步研究證明R構(gòu)型的37、38更有利于提高抗病毒活性。

2.3 靶向核糖核酸酶H的逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑

HIV-1 靶向核糖核酸酶H（RNase H）的裂解功能幾乎貫穿了逆轉(zhuǎn)錄的全過(guò)程，是抗艾滋病藥物設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常有前景的靶點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)前期合成的聚合酶（RT pol）與整合酶鏈轉(zhuǎn)移（INST）雙功能抑制劑41、42具有抗RNase H活性，兩者IC50均為0.90 μmol · L-1，隨后他們?cè)O(shè)計(jì)合成了6-聯(lián)苯甲基-3-羥基嘧啶-2，4-二酮（HPD）型化合物[33]（見(jiàn)圖11）。生物活性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，它們均在低納摩爾范圍內(nèi)有效抑制RT RNase H，而在最高測(cè)試濃度下卻不抑制RT pol或INST，化合物43的活性最強(qiáng)（IC50= 7.7±0.01 nmol · L-1，CC50＞ 100 μmol · L-1）。將C6位柔性-CH2-基團(tuán)替換為羰基，降低連接處的旋轉(zhuǎn)自由度，合成了新系列HPD衍生物44（IC50=0.019±0.001 μmol · L-1，CC50＞ 100 μmol · L-1），整體活性略有下降，說(shuō)明柔性連接鏈的重要性[34]。

3 HIV-1整合酶抑制劑

在逆轉(zhuǎn)錄后的病毒DNA整合入宿主DNA的過(guò)程中，HIV-1整合酶（integrase， IN）參與并催化整個(gè)整合反應(yīng)，是HIV-1復(fù)制周期中必不可少的酶。LEDGF/p75是整合過(guò)程的主要宿主輔助因子，將整合酶鏈合到特定的DNA序列上，促進(jìn)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)和整合過(guò)程的完成。IN-LEDGF/p75相互作用成為抗HIV藥物研究的新靶標(biāo)。4-芳基喹啉類(lèi)代表化合物45是最早報(bào)道的IN-LEDGF/p75相互作用抑制劑。Jentsch等[35]選取4-芳基喹啉骨架進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系（SAR）研究，活性結(jié)果表明，氯原子單取代的化合物45活性最強(qiáng)（EC50= 100 nmol · L-1），對(duì)接顯示氯原子參與苯丙氨酸、組氨酸和色氨酸殘基組成的共軛系統(tǒng)相互作用，增強(qiáng)其親和力。將4-苯環(huán)替代為雙環(huán)時(shí)，化合物46的抑制活性較為突出，EC50為80 nmol · L-1。Wilson等[36]基于骨架躍遷策略，合成一系列異喹啉環(huán)衍生物。與抑制INLEDGF/p75結(jié)合相比，活性最高的化合物47表現(xiàn)出誘導(dǎo)IN多聚的較強(qiáng)活性（EC50＜1.79 ± 0.19 μmol · L-1）。

Li等[37]運(yùn)用基于晶體結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)（computer aided drug design，CADD）的方法，對(duì)一系列骨架進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)吡唑并嘧啶環(huán)化合物48具有較大的應(yīng)用前景。隨后，對(duì)化合物48的2-苯基間位進(jìn)行修飾使其更深地延伸到變構(gòu)位點(diǎn)的結(jié)合口袋中，以增加抗病毒活性。其中，化合物49對(duì)HIV-1 WT的EC50為3 nmol · L-1，而化合物50在C7位引入了二甲基哌啶取代基，其HIV-1 WT EC50為60 nmol · L-1，在大鼠的藥代動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)中，2個(gè)衍生物均表現(xiàn)出良好的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和口服生物利用度。

化合物51是非芳環(huán)并吡啶類(lèi)IN-LEDGF/p75相互作用抑制劑，對(duì)NL4-3表現(xiàn)出適度的抑制活性（EC50= 0.47 μmol · L-1）。Peese等[38]通過(guò)計(jì)算模擬發(fā)現(xiàn)51的N-苯環(huán)位于IN相對(duì)開(kāi)放的疏水口袋中，在氮原子與苯環(huán)之間引入不同的連接鏈以提高兩者的結(jié)合能力。其中，化合物52的抗病毒活性提高了近50倍（EC50= 10 nmol · L-1）。隨之將C-4處的甲苯基替換為雙環(huán)結(jié)構(gòu)，53與54的EC50均為1 nmol · L-1。

目前，雙靶標(biāo)抑制劑的開(kāi)發(fā)是提高療效的有效方法[39]，HIV-1 IN和RNase H均是具有前景的藥物研發(fā)靶標(biāo)，開(kāi)發(fā)HIV-1 RNase H-IN雙靶點(diǎn)抑制劑有望成為一種抗HIV-1的高效策略[40]。筆者課題組在已有的代表性RNase H抑制劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，綜合考慮2類(lèi)抑制劑的藥效團(tuán)模型，利用骨架躍遷策略，設(shè)計(jì)并合成了多個(gè)系列化合物，值得注意的是，大多數(shù)衍生物在微摩爾濃度下都能抑制RNase H和IN[41-42]。其中，一類(lèi)化合物55對(duì)RNase H和IN表現(xiàn)出相似的抑制活性[RNase H的IC50=（1.77±0.62）μmol · L-1，IN的IC50=（1.18±0.37）μmol · L-1]，而另一類(lèi)化合物56對(duì)HIV-1 RNase H的抑制活性[IC50=（0.41±0.13）μmol · L-1]較強(qiáng)，約為陽(yáng)性對(duì)照化合物β-thujaplicinol活性的5倍[IC50=（1.98±0.22）μmol · L-1]，另外，它也是有效的HIV-1 IN抑制劑，IC50為（0.85±0.18）μmol · L-1。但是由于其較高的細(xì)胞毒性或者較差的細(xì)胞膜通透性，這些化合物均未能在被感染的細(xì)胞中表現(xiàn)出顯著的抗病毒活性。因此，改善化合物的細(xì)胞膜通透性和降低其細(xì)胞毒性將是未來(lái)的研究目標(biāo)。

4 蛋白酶抑制劑

蛋白酶（protease，PR）是HIV復(fù)制所必需。目前已上市了10種擬肽和非肽類(lèi)HIV蛋白酶抑制劑，但隨著病毒耐藥性的大量出現(xiàn)和藥物的不良反應(yīng)，仍需尋找和開(kāi)發(fā)新的HIV蛋白酶抑制劑。

4.1 擬肽類(lèi)HIV-1蛋白酶抑制劑

4.1.1 Darunavir類(lèi)似物蛋白酶催化蛋白水解過(guò)程需要經(jīng)過(guò)蛋白酶單體的二聚化，而達(dá)蘆那韋（darunavir，DRV，57）就可以有效地抑制蛋白酶單體的二聚化，是近些年研究最多的擬肽類(lèi)HIV蛋白酶抑制劑。DRV是由P1、P2、P1′和P2′共4個(gè)配體區(qū)域構(gòu)成，其與HIV蛋白酶之間形成多個(gè)主鏈氫鍵（見(jiàn)圖12）。

Akbar Ali課題組基于先導(dǎo)化合物58和59的結(jié)構(gòu)，將4-（1-羥乙基）苯基（Ⅰ）和4-（1，2-二羥乙基）苯基（Ⅱ）的立體異構(gòu)體作為P2′配體，以增強(qiáng)與S2′位點(diǎn)的氫鍵作用[43]。生物活性測(cè)試表明，由于類(lèi)型Ⅱ較低的疏水性導(dǎo)致其細(xì)胞活性比陽(yáng)性對(duì)照藥DRV的活性低，類(lèi)型Ⅰ的抗耐藥（MDR）蛋白酶突變體的活性則得到提高。（R）-4-（1，2-二羥乙基）苯基部分（代表性化合物60）與S2′位點(diǎn)的Asp29和Asp30的主鏈NH形成氫鍵作用，與相應(yīng)的（S）構(gòu)型相比，活性更強(qiáng)。

Ghosh等[44]將DRV的P2配體替換成雙環(huán)噁唑烷酮，在各種N-取代基衍生物中發(fā)現(xiàn)具有小脂肪族烷基的N-烷基噁唑烷酮能更好占據(jù)活性位點(diǎn)。其中，N-甲基、N-異丁烯基和N-異丁基衍生物61、62、63分別表現(xiàn)出優(yōu)異的抑酶活性和抗病毒活性，但不能有效抑制DRV突變株的復(fù)制，仍需進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

4.1.2 其他多肽類(lèi)似物為了克服多藥耐藥性突變，Hidaka等[45]基于allophenylnorstatine（Apns，64）的結(jié)構(gòu)，改變P3、P2和P2′配體來(lái)設(shè)計(jì)類(lèi)三肽化合物。P2配體為四氫呋喃基甘氨酸（Thfg）的衍生物對(duì)野生型HIV-1蛋白酶和病毒均有活性，且對(duì)DRV沒(méi)有交叉耐藥性，進(jìn)一步修飾得到對(duì)多個(gè)突變株具有高抑制活性的化合物KNI-1657（65）（見(jiàn)圖13）。共晶結(jié)構(gòu)顯示，其與野生型IN存在10個(gè)氫鍵，這表明結(jié)合口袋的穩(wěn)定性可應(yīng)對(duì)多種突變株的影響。

4.2 Atazanavir的藥物設(shè)計(jì)

Atazanavir（ATV，66）是一種氮雜肽蛋白酶抑制劑，在堿性條件的溶解度較差、外排量高以及首過(guò)代謝，其口服生物利用度欠佳。Subbaiah等[46]利用酰基遷移策略設(shè)計(jì)66的前藥，以提高其口服利用度并延長(zhǎng)母體藥物的釋放。在生物活性評(píng)價(jià)中，其前藥表現(xiàn)出有效的抗病毒活性，說(shuō)明前藥可通過(guò)細(xì)胞滲透并轉(zhuǎn)化為母體藥物。在體外研究中，67和68的代謝得到降低、暴露量得到改善，這表明前藥部分增強(qiáng)了CYP3A代謝的穩(wěn)定性。另外，氨基酸基前藥69在大鼠經(jīng)口給藥后將母體藥物的暴露量提高了4倍。盡管其在大鼠身上的表現(xiàn)優(yōu)異，但仍需要在其他物種上進(jìn)行藥代動(dòng)力學(xué)研究[47]。

5 針對(duì)其他靶點(diǎn)的HIV抑制劑

5.1 HIV-1核衣殼蛋白抑制劑

HIV-1核衣殼蛋白（nucleocapsid，NC）是一種鋅指蛋白，起著核酸伴侶的作用，它參與了HIV-1復(fù)制周期的多個(gè)步驟[48]。2-氨基-4-苯基噻唑衍生物70結(jié)合NC的疏水口袋，而其衍生物71優(yōu)先結(jié)合位于NC 的N末端區(qū)域附近的殘基，即Met1-Lys14（N-ter）。最近，Mori等[49]將70與71的藥效基團(tuán)和化學(xué)部分連接起來(lái)，設(shè)計(jì)了一系列雙功能核衣殼蛋白雜合分子。生物活性評(píng)價(jià)表明，大多數(shù)化合物都能有效抑制HIV-1復(fù)制，EC50處于低至亞微摩爾濃度下，活性最強(qiáng)的化合物72、73的EC50分別為0.8 和0.3 μmol · L-1，并且未檢測(cè)到對(duì)PBMC的細(xì)胞毒性。

筆者課題組將靶向RT的核苷類(lèi)NRTI齊多夫定（zidovudine，74）和核衣殼蛋白7（nucleocapsid protein 7，NCp7）抑制劑（MT，75）結(jié)合，設(shè)計(jì)合成了一系列雙靶點(diǎn)前藥抑制劑，其中，化合物76在MT-4細(xì)胞對(duì)HIV-1野生株的抑制活性達(dá)到納摩爾水平（EC50= 42 nmol · L-1），在TZM-bl細(xì)胞中對(duì)HIV-1 NL4-3的抑制活性達(dá)到亞微摩爾水平（EC50=0.308 μmol · L-1），且首次發(fā)現(xiàn)該類(lèi)抑制劑對(duì)HIV-1 K103N/Y181C雙突變株也顯示出有效的活性（EC50= 1.329 μmol · L-1）。代謝穩(wěn)定性研究表明，化合物76以時(shí)間依賴(lài)性的方式釋放出母體藥物，是具有潛力的RT和NCp7雙靶點(diǎn)前藥[50]。

5.2 HIV衣殼蛋白抑制劑

HIV-1衣殼蛋白（capsid，CA）在HIV-1生命周期的早期和后期均發(fā)揮至關(guān)重要的作用。PF-74（77）是研究最廣泛的靶向HIV-1 CA的小分子，由美國(guó)輝瑞公司開(kāi)發(fā)，與CA六聚體的結(jié)合親和力是分離或未組裝的CA單體的數(shù)十倍，但其抗病毒活性相對(duì)較低和代謝穩(wěn)定性極差。筆者課題組根據(jù)PF-74與靶標(biāo)的結(jié)合模式，保留其結(jié)構(gòu)中的苯丙氨酸核心骨架，利用基于點(diǎn)擊化學(xué)優(yōu)勢(shì)片段組合庫(kù)的構(gòu)建與快速篩選策略構(gòu)建1，2，3-三唑環(huán)衍生物的組合庫(kù)[51-53]。生物活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，78、79表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗HIV-1活性（EC50= 4.33 μmol · L-1，SI ＞ 13.33；EC50= 3.13 μmol · L-1，SI ＞ 1.22），與 先導(dǎo) 化 合 物PF-74相 似（EC50= 5.95 μmol · L-1，SI ＞11.85）。通過(guò)表面等離振子共振（surface plasmon resonance，SPR）結(jié)合試驗(yàn)表明，不論HIV-1 CA寡聚狀態(tài)如何，78、79均與其相互作用，并證明它們?cè)贖IV-1復(fù)制的早期和晚期均表現(xiàn)出抗病毒活性。

近期，筆者課題組得到了多個(gè)系列的含苯磺酰胺的苯丙氨酸衍生物，代表性化合物80對(duì)HIV-1抑制活性是先導(dǎo)化合物PF-74的5.78倍?；衔?0表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗HIV-2 ROD活性（EC50= 31 nmol · L-1），比PF-74高出近120倍[54]。SPR實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)其結(jié)合靶標(biāo)為衣殼蛋白，并證明這些抑制劑可以與衣殼蛋白單體以及六聚體形成直接且緊密的相互作用。研究還發(fā)現(xiàn)這些抑制劑對(duì)早期與晚期階段的HIV復(fù)制均具有抑制作用，化合物80活性最佳（早期：IC50= 8.96 nmol · L-1、晚期：IC50= 0.24 μmol · L-1），早期階段的抑制活性是PF-74的6.25倍（IC50= 56 nmol · L-1），且比晚期階段的抑制活性高出26.79倍，它可以防止新細(xì)胞感染，同時(shí)使已感染細(xì)胞感染能力降低。另外，與PF-74相比，80在人血漿中的代謝穩(wěn)定性得到提高，藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)得到改善，具有良好的口服生物利用度，是具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的先導(dǎo)化合物。

6 HIV潛伏激活劑

靜息記憶性CD4+T細(xì)胞中潛伏前病毒儲(chǔ)存庫(kù)的存在使HAART療法不能徹底清除病毒?？茖W(xué)家認(rèn)為在HAART環(huán)境下重新激活潛伏病毒庫(kù)，然后通過(guò)HARRT或自身免疫系統(tǒng)將激活的病毒及其宿主細(xì)胞殺死是徹底治愈HIV的方法之一，被稱(chēng)為“Shock and Kill”策略。李國(guó)雄課題組是從瑞香科植物中分離出的一種daphnane型二萜化合物81（Gnidimacrin，GM），它通過(guò)選擇性激活蛋白激酶C βⅠ和βⅡ型，在濃度為皮摩爾水平下激活潛伏的HIV-1進(jìn)行復(fù)制，EC50為0.19 nmol · L-1，在不引起整體T細(xì)胞激活或刺激炎癥性細(xì)胞因子產(chǎn)生的濃度下能降低潛伏HIV-1感染細(xì)胞的頻率[55-56]。GM與組蛋白去乙?；敢种苿㏕PB（82）在細(xì)胞模型中組合使用時(shí)，將GM對(duì)HIV-1潛伏激活的作用增強(qiáng)了2 ～ 3倍。與單獨(dú)使用GM相比，GM/TPB組合進(jìn)一步將潛伏感染患者PBMC中的潛伏HIV-1感染細(xì)胞的頻率降低到1/3，與溶劑對(duì)照組相比降低到1/5。因此，GM與TPB代表了LRAs的新穎組合，可以協(xié)同減少HIV-1潛伏庫(kù)。

7 老靶標(biāo)，新機(jī)制

隨著病毒基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、分子生物學(xué)等生命相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展，人們對(duì)HIV-1的生命周期中的經(jīng)典藥物靶點(diǎn)有新的認(rèn)識(shí)，為新作用機(jī)制藥物研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。例如，在HIV-1侵入宿主細(xì)胞過(guò)程中，除了包膜糖蛋白（gp120和gp41）可作為侵入抑制劑的靶標(biāo)之外，還可以通過(guò)拮抗CD4細(xì)胞和協(xié)同受體CCR5/CXCR4相互作用來(lái)阻止病毒侵入。其中，雙重協(xié)同受體抑制劑可能產(chǎn)生更強(qiáng)的抗病毒活性，阻止雙重嗜性HIV病毒株的復(fù)制[57-58]。此外，與HIV-1 RT相關(guān)的新作用機(jī)制的抑制劑研究較多，包括：1）核酸競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)逆轉(zhuǎn)錄酶抑 制 劑（nucleotide-competing RT inhibitors），通過(guò)可逆性地抑制進(jìn)入RT活性位點(diǎn)脫氧核苷三磷酸底物與酶結(jié)合發(fā)揮抑制作用[59]；2）引物/模板-競(jìng)爭(zhēng)性逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑（primer/template-competing RT inhibitors），它們可以競(jìng)爭(zhēng)性占據(jù)RT的結(jié)合位點(diǎn)，導(dǎo)致模板引物無(wú)法進(jìn)入DNA多聚酶活性位點(diǎn)；3）易位缺陷型抑制劑（translocation-defective RT inhibitors），通過(guò)減少?gòu)暮塑账峤Y(jié)合位點(diǎn)到引物結(jié)合位點(diǎn)的易位而充當(dāng)鏈終止劑[60]。

8 結(jié)語(yǔ)與展望

臨床上治療艾滋病一般采取高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（HAART），但長(zhǎng)期服用抗HIV-1藥物，將面臨病毒的耐藥性和藥物不良反應(yīng)等問(wèn)題。隨著對(duì)HIV-1致病機(jī)制以及結(jié)構(gòu)生物學(xué)的深入研究，陸續(xù)有多個(gè)抗艾滋病藥物靶標(biāo)及其抑制劑被報(bào)道，為新一代抗艾滋病藥物的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

首先，先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化是新藥開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)與主導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)具有潛在成藥性的先導(dǎo)化合物能克服現(xiàn)有抗HIV藥物的不足，促進(jìn)抗HIV藥物研發(fā)進(jìn)程。目前，各種新理論、新方法大大加速了抗HIV先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)進(jìn)程，例如，筆者課題組綜合運(yùn)用基于點(diǎn)擊化學(xué)優(yōu)勢(shì)片段庫(kù)的構(gòu)建與原位篩選技術(shù)，篩選得到多個(gè)活性較好的HIV-1衣殼蛋白抑制劑的苗頭化合物；然后，運(yùn)用多種藥物化學(xué)策略對(duì)先導(dǎo)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，例如，1）運(yùn)用生物電子等排原理提高苯基草酰胺類(lèi)HIV-1侵入抑制劑的理化性質(zhì)；2）基于共晶結(jié)構(gòu)的分子雜合策略設(shè)計(jì)了多類(lèi)NNRTIs，大多數(shù)均表現(xiàn)出較好的抗HIV活性；3）利用前藥策略設(shè)計(jì)合成了ATV的各類(lèi)前藥，提高了口服后母體藥物的暴露量。另外，筆者課題組還利用雙靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)策略，開(kāi)發(fā)HIV-1 RNase H-IN雙靶點(diǎn)抑制劑，使其成為合理設(shè)計(jì)抗艾滋病藥物的新途徑。

而目前，抗艾滋病藥物臨床應(yīng)用中亟待解決其耐藥性難題，藥物化學(xué)中有多種策略可以運(yùn)用于抗耐藥性HIV-1抑制劑的設(shè)計(jì)中：1）提高化合物的構(gòu)象靈活性從而保持其位置適應(yīng)性；如筆者課題組通過(guò)提高DAPYs類(lèi)NNRTIs右翼構(gòu)象的靈活性，增強(qiáng)其抗HIV-1耐藥株的抑制活性；2）與蛋白質(zhì)主鏈形成廣泛的氫鍵相互作用以抵抗突變導(dǎo)致的親和力降低；3）針對(duì)高度保守的殘基精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，如靶向毗鄰位點(diǎn)設(shè)計(jì)的化合物，其抗病毒活性較強(qiáng)且毒性較低；4）共價(jià)抑制劑的設(shè)計(jì)等。

未來(lái)，隨著藥物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科交叉發(fā)展，抗HIV-1藥物研發(fā)中的老靶標(biāo)、新機(jī)制將會(huì)逐漸被揭秘，為新類(lèi)型的抗艾滋病藥物奠定基礎(chǔ)。此外，科學(xué)家們也將著眼于新技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，比如，蛋白降解靶向聯(lián)合體 （proteolysis targeting chimera，PROTAC）技術(shù)、DNA編碼庫(kù)技術(shù)等都可以創(chuàng)造性地應(yīng)用于研發(fā)抗艾滋病藥物，加快新一代抗艾滋病藥物的研制。