新型稠环嘧啶类HIV-1 NNRTIs的设计、合成、抗病毒活性与初步成药性研究

艾滋病(AIDS)是由人类免疫缺陷病毒(HIV)感染引起的全球重大流行性传染病。据世界卫生组织(WHO)的数据报道，截至2018年底，因感染艾滋病毒而死亡的人数达到了3200万，全球现存约有3790万艾滋病毒感染者，其中2018年新增感染人数约170万人，77万人死于艾滋病引起的并发症。逆转录酶(RT)在HIV-1的生命周期起着必不可少的作用，是开发抗HIV新药的重要靶点之一。非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs)以其抗病毒活性强、选择性高、作用机制明确以及可与其它药物协同作用等特点而备受关注，成为高效抗逆转录病毒治疗(HAART)的重要组分之一，其中以上市药物Etravirine和Rilpivirine为代表的二芳基嘧啶类化合物(DAPYs)表现格外耀眼。尽管NNRTIs在HIV-1患者的治疗上取得了巨大成功，但是由于其变构作用机制和较低的遗传屏障，在临床应用中迅速出现了耐药株。

近期，山东大学的刘新泳&展鹏研究组和比利时鲁汶大学合作，在该合作团队前期的研究基础上，采用基于结构的生物电子等排原理，设计了一系列哌啶取代的噻吩[2,3-d]嘧啶衍生物5a～5f，该类化合物是DAPYs的衍生物。5a～5f的合成简便，目标化合物均通过关键中间体4合成。其中化合物5a的抗HIV-1活性最强，对HIV-1野生株(WT)和几乎所有受测的NNRTI耐药HIV-1变异株的抑制活性均高于FDA批准上市的二芳基嘧啶类药物依曲韦林(Etravirine)。

化合物5a在MT-4细胞中对野生型和耐NNRTI的HIV-1变异株均表现出比Etravirine更优的抗HIV-1活性，其EC50值分别为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抑制活性结果进一步证明，5a具有较高的抗性。此外，在5a浓度增加的情况下，将HIV-1(IIIB)经过细胞培养传代30代，以进一步研究它的抗病毒耐药性。对有5a存在下的HIV-1(IIIB)毒株的RT编码区进行了测序，与野生型HIV-1(IIIB)毒株DNA序列比较，发现了K101E、V108I、F227C和M230I等几个突变。然后在MT-4细胞上测定5a对所选菌株的抗病毒活性，以证实其耐药性。实验结果显示，化合物5a的易感性降低了888倍。令人鼓舞的是，NRTIs药物Zidovodine对5ares株的活性(EC50=0.0010 μM)约是抗HIV-1(IIIB)的活性(EC50=0.0127 μM)的12倍，且无表型交叉耐药性。值得注意的是，5a在大鼠体内表现出良好的药代动力学特性(生物利用度F=37.06%)，在小鼠体内表现出良好的安全性(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)、不易被细胞色素P450代谢、且hERG抑制活性低。因此，化合物5a独特的抗病毒耐药性特征及优良的成药性使其在未来抗HIV的HAART疗法中具有巨大的潜力。