传真神经系统

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猎秋
5 years ago
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1 抗艾滋病药物的研究进展 (Recent Developments in Anti-AIDS Drugs)

2 授课内容艾滋病及 HIV 简介抗 HIV 药物

3 艾滋病 (AIDS) 什么是艾滋病是一种由艾滋病病毒即? 人类免疫缺陷病毒 (Human Immunodeficiency Virus,HIV) 侵入人体后破坏人体免疫功能, 使人体发生多种不可治愈的感染和肿瘤, 最后导致被感染者死亡的一种严重传染病是获得性免疫缺乏综合症 (Acquired Immune Deficiency Syndrome) 的简称

4 HIV 病毒的结构和复制 AIDS 首先于 1981 年在美国同性恋人群发现并进而命名,1983/1984 年分离鉴定了 HIV 病毒, 明确为 AIDS 的病原 HIV 是 RA 病毒, 分为 HIV-1,HIV-2 两种 2 个单链 RA 表面为双脂膜 3 种酶 (RT,pH,Ig) 2 种糖蛋白 gp120,gp41 3 种结构蛋白 (p24,p17,p7)

6 HIV 的逆转录酶能以单链 RA 作为模块, 转录为双链 DA, 该双链 DA 可与宿主细胞的 DA 结合然后逆转录为病毒的单链 DA, 因此感染艾滋病病毒后, 病毒的核酸永远与宿主细胞结合在一起, 使得感染不能消失, 机体无法清除病毒现已证实 HIV 是嗜 T4 淋巴细胞和嗜神经细胞的病毒

7 反转录酶的活性及催化合成 DA 的过程

8 逆转录病毒生活循环中的 7 种主要过程 1 通过胞吞作用逆转录病毒进入宿主细胞 2 在逆转录病毒携带的逆转录酶的催化下, 以逆转录病毒的 RA 为模板合成互补 DA( 此时体现以 RA 为模板的 DA 聚合酶活性 ), 形成 RA- DA 杂化体, 逆转录酶将杂化体中的 RA 降解 ( 此时体现 Raseλ H 的水解活性 ( 水解引物和 DA:RA 双链体中的基因组 RA)), 同时以剩下的 DA 链为模板合成另一条互补的 DA 链 ( 此时体现以 DA 为模板的 DA 聚合酶活性 ), 结果形成双链 DA

9 3 双链 DA 整合到宿主 DA 中 4 利用宿主复制和转录机器生产大量的病毒 RA 5 转录出的 mra 翻译成病毒的包膜蛋白, 逆转录酶和壳体蛋白 6 将病毒 RA 逆转录酶和壳体蛋白组装成病毒的核壳体 7 核壳体结合包膜蛋白形成完整的逆转录病毒

10 逆转录酶没有 3ˊ 5ˊ 外切酶活性或校正活性, 所以它的错误率比任何 DA 聚合酶都高, 例如人免疫缺陷病毒 I(human immunodeficiency virus I, HIV I) 逆转录酶每合成 2000 到 4000 核苷酸就会掺入一个不正确的碱基, 这也部分说明了 HIV I 的高突变率

12 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 CD 4 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 (Reverse transcription): 进入细胞的单链病毒 RA 在 HIV-RT 作用下合成双链病毒 DA

13 4. 整合 (Integration): 双链病毒 DA 在整合酶作用下进入细胞核内 5. 转录 (Transcription): 病毒 DA 借助细胞核转录大量病毒 RA 6. 转译 (Translation): 病毒 RA 合成长链蛋白 7. 组合并溢出 (Assembly & Budding): 病毒 RA 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

14 艾滋病病毒是如何危害人体健康艾滋病病毒是一种杀细胞性病毒, 主要在辅助性 T 淋巴细胞内大量增殖使细胞破坏, 而辅助性 T 淋巴细胞是人体中非常重要的免疫细胞, 免疫细胞的破坏直接导致免疫功能衰竭这样, 艾滋病病人的免疫力就变得非常低下, 在免疫力非常低下的情况下, 对正常人来说很小的疾病或者感染, 如腹泻, 在艾滋病病人身上却可能无限制地恶化, 最后导致死亡

15 致病机理通过攻击和破坏免疫细胞而致病 CD 4 淋巴细胞表面有 HIV 受体,HIV 吸附在 CD 4 的受体上, 脱去包膜, 通过细胞膜进入 CD 4, 在逆转录酶作用下, 将 RA 转录成 DA, 形成前病毒 DA 前病毒 DA 整合到 CD 4 的 DA 上, 在一定条件下转录为病毒 RA 和病毒 mra( 这一过程, 是逆转录病毒的特点 ), 并翻译合成病毒所需的蛋白质在细胞内大量复制, 一方面造成宿主细胞死亡, 另一方面并在 CD 4 表面重新装配新的病毒颗粒, 芽生方式排出到血液等体液中, 再以同样的方式感染其它 CD 4 此外, 并有部分 HIV 整合于 DA 中成为潜伏型 HIV

16 AIDS 病人平均日产病毒颗粒近 10 亿个, 使 CD4 大量破坏机体细胞免疫和体液免疫对 HIV 的抵抗作用, 使潜伏期的 HIV 低水平复制在多种因素的作用下,HIV 激活并大量复制, 广泛侵入 CD 4, 使 CD 4 B 淋巴细胞 CD 8 和 K 细胞等功能受损最后在 CD 4 计数 <200/mm 3 ( 小于正常低限的 50%) 时, 导致整个免疫功能缺陷, 发生顽固的机会性感染和恶性肿瘤

17 感染艾滋病后的自然发展过程 HIV 抗体周 - HIV 抗体 + HIV 抗体 +, 无症状有症状艾滋病 8-10 年 1 年 ± 年 ± 感染成功抗体转阳出现症状诊断艾滋病死亡

18 感染艾滋病后身体内免疫变化过程病毒量口期几周窗急性期抗体时间中和抗体病毒量数月至数年

19 临床表现主要表现为免疫系统受到严重损伤, 机体抵抗力下降, 以至诱发严重感染和一些少见的肿瘤常见症状 : 低热消瘦乏力慢性腹泻慢性咳嗽全身淋巴结肿大等 ; 机会性感染 : 卡氏肺囊虫病口腔及咽部霉菌感染病毒性疱疹结核病乙型肝炎等 ; 恶性肿瘤 : 卡波西氏肉瘤淋巴瘤等

20 艾滋病的临床表现

21 艾滋病症状

22 艾滋病症状

23 全球艾滋流行现状全球累计已有 7390 万人感染 HIV, 其中 3450 万人已死亡 2004 年, 全球估计有 490 万 (430 万 -640 万 ) 新感染者,310 万 (280 万 -350 万 ) 人死于 AIDS 2004 年, 每天估计有人新感染 HIV 其中 95% 生活在低收入和中等收入的国家一半左右的新感染病例发生在岁年轻人有 2000 万艾滋孤儿

24 全球 HIV/AIDS 分布 ( )

25 中国 AIDS 的概况 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

26 截至 2004 年 9 月底全国累计报告 HIV 感染者按地理分布 ( 云南新疆广西四川河南广东等 ) HIV 感染者数 >10000

27 中国 HIV/AIDS 报告数与估计数比较报告人数估计人数

28 艾滋病流行规律从高危人群开始, 逐渐向一般人群蔓延嫖客家庭妇女卖淫妇女婴儿注射毒品者同性恋

29 拉着警笛去患者家喷消毒水, 这样的事情屡有发生视爱滋病为洪水猛兽, 很多人甚至提议该把感染者, 全部关在集中营纠缠在道德语境中的罹难者们, 在标签的背景下, 在指责药物困境心理隔离中艰苦地生存而那些打着关爱幌子的人们呢? 当一位 HIV 人士无比悲愤地指责自己像动物一样被观赏的时候, 平等的梦想便与作秀纠缠哪一日, 任何 HIV 患者能够走在坦然走在街头而不被躲避或围观究? 那一天, 将是他们的节日

30 艾滋病真的这么可怕吗?

31 了解 AIDS 的常识艾滋病不再可怕

32 艾滋病病毒的传播途径性传播 ( 异性性行为同性性行为 ) 血液传播 ( 共用注射器静脉吸毒输入含艾滋病病毒的血液及制品等 ) 母婴传播 ( 通过胎盘分娩哺乳等 )

33 艾滋病病毒不会经以下途径传播共同工作劳动 ( 共用办公用品学习用具农具等 ) 蚊虫叮咬咳嗽打喷嚏等一般生活接触 ( 共同进餐拥抱握手礼节性接吻, 游泳 ; 共用马桶浴盆衣服被褥钞票等 )

34 让我们给艾滋病人更多的关爱红丝带 -- 艾滋病防治的象征

35 世界艾滋病日联合国艾滋病毒与艾滋病联合规划署确定每年 12 月 1 日为世界爱滋病日每年艾滋病日都会有一个主题, 以呼吁人们对艾滋病的关注法国巴黎街道上宣传艾滋病预防的标志

36 相互关爱, 共享生命让全社会都来关心艾滋病人关注艾滋病人应该是用心的尊重和平等, 没有猎奇和歧视所有艾滋病人都应该团结起来, 彼此关爱

37 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 (evirapine) 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

38 抗 AIDS 药物基于 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 (RTIS) B: 非核苷类逆转录酶抑制剂 (RTIS) C: 蛋白水解酶抑制剂 (PIS) D: 融合抑制剂 (FIS)

39 临床治疗 AIDS 的药物名称批准日期公司 RTIS 齐多夫定 (Zidovudine, AZT) Glaxo Smith Kline 去羟肌苷 (Didanosine, ddi) Bristol Myers Squibb 扎西他宾 (Zaicitabine, ddc) Roche 司他夫定 (Stavudine, d4t) Bristol Myers Squibb 拉米夫定 (Lamivudine, 3TC) Glaxo Smith Kline 双汰芝 (AZT + 3TC) Glaxo Smith Kline 阿巴卡伟 (Abacavir, ABC) Glaxo Smith Kline 三协维 (AZT + 3TC+ ABC) Glaxo Smith Kline 替诺福韦 (Tenofovir) Glaxo Smith Kline

40 RTIS 奈韦拉平 (evirapine) Boehring Roxane 地拉韦啶 (Delavirdine) Pharmacia 依非韦伦 (Efavirenz) Bristol Meyers Squibb/Dupont PIS 沙奎那韦 ( 硬胶囊 ) Roche 茚地那韦 (Indinavir) Merck 利托那韦 (Ritonavir) Abbott 沙奎那韦 ( 软胶囊 ) Roche 奈非那韦 (elfinavir) Rfizer, Roche 安普那韦 (Amprenavir) Glaxo Smith Kline 洛匹那韦 Abbot FIS T Trimeris

41 抗 AIDS 药物研究进展重要靶点 :HIV-RT,HIV-P 现有药物 :9 个 RTIS,3 个 RTIS,7 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

42 RTIS 药物 O H 2 O O H CH 3 H H CH 3 HO O O HO O O HO O HO O O 3 AZT ddc ddi d4t HO H 2 H 2 H 2 O H 2 O S HO HO P O O HO 3TC ABC Tenofovir

43 RTIS 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, 但 5 - 位羟基是必需的糖的 3 位可以是叠氮氢氟原子取代, 也可以是 2 3 为双键可用杂原子, 特别是硫原子代替 2,3 - 双脱氧糖上的次甲基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

44 RTIS 的作用机理 P P P P P P RTI RTIp RTIpp RTIppp P P P (dtp) P P P O O O O O O O DA (RTIP 3 ) O O O O O O O O RA (RA/DA 双链 )

45 作用机理 : 前药代谢前药 1 细胞 2 代谢代谢单磷酸核苷 (RTI-P) RTI-3P 核苷类逆转录酶抑制剂进入 HIV 感染的细胞后, 经宿主细胞内的多种磷酸酶代谢转化, 生成 5 三磷酸化的活性药 ( RTI-3P ) RTI-3P 可代替三磷酸胸苷 (TTP) 合成 DA, 使 DA 链终止增长而阻碍病毒繁殖 RTI-3P 对病毒逆转录酶的亲和性比对正常细胞 DA 聚合酶强约 100 倍, 因此显示出高选择性的抗病毒作用

46 作用机理 : 前药代谢前药 1 细胞 2 代谢代谢单磷酸核苷 (RTI-P) RTI-3P 由单磷酸核苷 (RTI-P) 转化成三磷酸核苷 ( RTI-3P), 是转化中的限速步骤, 所以细胞内 RTI-P 的浓度很高, RTI-P 可竞争性的抑制细胞内胸苷激酶的作用, 造成细胞内胸苷激酶的含量减少, 这可增加 RTI 药物细胞毒性和副作用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

47 O 化学名 :3 - 叠氮基 -2,3 - 双脱氧胸腺嘧啶核苷 HO H O O CH 3 H 美国 FDA 批准的第一个用于艾滋病及其相关症状治疗的药物 3 AZT 齐多夫定作用机理 : 化学结构的 3 是叠氮基团, 而不是羟基, 掺入 DA 中后, 阻止 3,5 - 双磷酸酯键的形成, 引起 DA 键断裂

48 本品吸收快, 口服生物利用度约 60%-70%, 进入体内后, 经肝脏, 首过代谢后, 大部分经肾脏排除主要毒性为骨髓抑制和贫血, 用药后的病人约有 30%-40% 出现严重贫血和粒细胞减少, 须定期进行输血

49 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 ) H 2 O HO P O HO Tenofovir 替诺福韦

50 RTIS 药物目前临床上使用的药物有 3 个 ( 奈韦拉平地拉韦啶依非韦伦 ) H 3 C H O MeSO 2 H H O H evirapine Delavirdine Cl F 3 C O H Efavirenz O

51 RTIS 的作用机理

52 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 :RTI 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 DA 的正常功能 RTIS 有非常强的抑制活性,IC 50 可达 nm

53 专一性的 HIV-1 逆转录酶抑制剂, 对其它逆转录酶无活性与核苷类抑制剂合用时有相加作用, 对 AZT 抗药的 HIV 病毒株也有效 H 3 C H O 缺点 : 快速诱导耐药性一旦和病毒接触, 很快就诱导抗药性, 抗药病毒株对奈韦拉平的敏感性降低 400 倍临床试验证实, 奈韦拉平再用药 1-2 周内即失去抗病毒作用原因 : 酶活性部位 AA 易发生变异 evirapine 奈韦拉平克服缺点 : 与 RTI 合用, 初期使用足够大的量

54 HIV-PR 图,P145 蛋白水解酶抑制剂

55 作用机制 :HIV-P145 作用于 HIV 复制过程的后期环节, 它的功能是在病毒 RA 转译的长链蛋白质的特定位置 (pro-phe) 进行水解, 以产生新病毒组装时所需的功能性酶和结构蛋白 HIV-PR 抑制剂 : 它是基于酶的结构和作用机制而设计的一类药物, 是模仿多肽结构和水解反应的过渡态, 使药物和酶之间有很强的亲和力 HIV-PR 抑制剂可逆性地占据了酶与底物作用的空间, 使 HIV-PR 不能与底物结合而水解相应的肽键肽

56 目前临床上使用的 HIV-PR 抑制剂 Saquinavir Ritonavir Indinavir elfinavir Amprenavir Lopinavir 结构特点 : 多肽分子中都含有一个不可水解的羟乙基 ( OH ) 结构单独使用 4~12 周, 体内病毒降低 2~3 个数量级与 RTI 联合使用时,60~95% 的病人体内病毒可降低到血液中检测不出, 是最有效药物缺点 : 易与血液中很多蛋白结合, 且体内代谢快, 临床用量大

57 PIS 结构 O H COH 2 OH H O COHCH(CH 3 ) 3 O H OH C(CH 3 ) 3 O H OH Saquinarvir Indinavir S O O H O H H CH 3 O OH S HO CH 3 O H OH S COHC(CH 3 ) 3 Ritonvir eifinavir

58 O O H HO S O O O H 2 O O H OH H O O Amprenavir Lopinavir

59 整合酶抑制剂整合酶 (Integrase) 是 HIV 复制过程中必需酶之一, 是药物设计的理想靶点整合酶是 HIV 所特有的酶, 在人体细胞中不存在成功的整合酶抑制剂应该有良好的选择性和较低的毒性, 到目前为止无整合酶抑制剂问世作用机制 : 该酶是将双螺旋的病毒 DA 带入细胞核内, 水解病毒 DA 双链中两个 3 端的磷酸核苷, 产生的羟基在整合酶的作用下进攻细胞宿主基因, 并以共价键的方式与细胞宿主 DA 链相连, 病毒 DA 和宿主 DA 结为一体, 继而病毒 DA 开始借助细胞核的功能和环境转录大量病毒 RA

60 整合酶抑制剂研究中存在的问题及进展早期筛选模型不可靠 : 不少化合物在酶试验中显示出了活性, 但在细胞试验中无活性不同模型筛选结果不一致, 是主要的问题活性化合物的选择性毒性和药代动力学性质也是该类药物研究中存在的困难 Merck 最近建立了一套全新的药理模型, 使该酶研究取得了突破性进展

61 阻止 HIV 进入细胞的抑制剂抗 HIV 药物研究的另一热点是寻找阻止痛毒进入细胞的药物 HIV 进入细胞的模型, 图 1-10 融合抑制剂,gp120 CD 4 受体协同受体抑制剂图 1-10 HIV 进入人体免疫细胞的过程和药物作用靶点 ( 如 CD 4 受体抑制剂 gp120 抑制剂化学激活受体 CXCR4 或 CCR5 的抑制剂 gp41 抑制剂 )(p13)

62 融合抑制剂第一个治疗 AIDS 的融合酶抑制剂 T20 Ac YTSLIHSLIEESQQQEKEQELLELDKWASLWWF H 2 T20 是一个合成的 36 个 AA 的多肽, 其来源于 gp41 中的一段多肽结构 (AA ) 作用机理 :T20 对 gp41 有很强的亲和力, 二者结合干扰了 gp41 六聚体的生成, 阻止了病毒膜与细胞膜之间的融合 T20 有效浓度为 1~10 μg/ml, 其毒性浓度为有效浓度的 10 4 ~10 5 倍不足 : 口服生物利用度差, 只能皮下或静脉注射,2 次 / 天

63 gp120 抑制剂当 HIV 表面的 gp120 与细胞接触时, 要有 CD 4 和协同受体的结合因此三个靶点的任何一个抑制剂都可阻断这一过程 gp120 抑制剂 Cosalane - O O O - O O - O O Cl O Cl R O O - Cosalane

64 CD 4 抑制剂 CD 4 受体的抑制剂是 PRO542, 它是 CD 4 免疫血球蛋白, 能有效地消除游离于细胞的 HIV- 1, 现已进入临床 Ⅰ/Ⅱ 期 PRO542 与 T20 在较宽的浓度范围内有协同作用, 它们的合用可使病毒一细胞的融合作用有明显的抑制, 并可使每个药物的有效浓度至少降低 1 个数量级

65 协同受体抑制剂淋巴细胞 (T 细胞 ) 表面存在着 CXCR4 协同受体, 巨噬细胞的表面有 CCR5 协同受体两种协同受体均属 G 蛋白家族, 含有 7 个横跨细胞的区域 CXCR4 抑制剂有 :ALX40-4C T22 和 AMD3100 ALX40-4C 是一个含有 9 个精氨酸的多肽 T22 是含有 18 个 AA 的合成肽 AMD3100 是个双环胺类化合物 H H H H H H

66 抗 HIV 的天然产物及其衍生物以天然产物作为先导化合物进行结构修饰和优化是开发新药的一个重要和有效的途径从天然产物中得到了一些具有明显抗 HIV 活性的化合物, 它们可能抑制 HIV 复制过程中的某一或多个环节, 许多机理尚不清楚有抗 HIV 活性的天然化合物及衍生物

67 Combination Therapy 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% 1 PI + 2 RTI + 0 RTI 37% 0 PI + 2 RTI + 1 RTI 32.4% 0 PI + 3 RTI + 0 RTI 7.4% 2 PI + 2 RTI + 0 RTI 6.8% 0 PI + 2 RTI + 0 RTI 3.3% 其他 13.3%

68 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

69 抗 HIV 新药研究的前景借助于许多与生命相关的学科, 如基因学蛋白质化学细胞生物学分子生物学计算机化学等的研究成果, 对酶和受体的分子结构空间构象生理功能的深入理解, 药物化学家越来越有针对性设计抗 HIV 的特效药针对抗 HIV 药物普遍出现的抗药性, 药学家正在试图通过分子模拟遗传药理和生物统计学等方法设计新的超级药物运用计算机技术理性设计抗 HIV 药物已经在新药研究和制药工业中形成了一种新的发展趋势

70 Thank you!

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未命名-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ss a c y e vg 13 14 15 16 17 18 19 H 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 发现生命的螺旋克里克在提出中心法则时曾指出遗传信息是沿ＤＮＡ - ＲＮＡ - 蛋白质的方向流动的遗传信息不可能从ＲＮＡ回到ＤＮ