CN100502865C - 一种化合物在制备抗艾滋病药物中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工领域，涉及一种具有抗HIV活性的小分子化合物，其制备方法及应用。CyPA能够与人类免疫缺陷病毒(HIV-1)的Gag多聚蛋白结合。使用RNAi技术沉默CypA或者抑制CypA的活性，均能干扰HIV-1病毒的复制。本发明的小分子化合物是CyPA抑制剂，具有抗HIV-1病毒的功能，而且本发明的小分子化合物是针对细胞靶点设计的，不易形成耐药性，适合AIDS患者终身用药的需求。因此，本发明的小分子化合物可以作为新的抗艾滋病药物进行开发，为治疗和治愈艾滋病提供了一种新的途径和手段。

Description

一种化合物在制备抗艾滋病药物中的应用

技术领域

本发明涉及化工领域及医药领域，涉及一种化合物在制备抗艾滋病药物中的应用。

背景技术

亲环素Cycliphilins(CyPs)是普遍分布的细胞内蛋白，在植物、细菌和哺乳动物中均存在，具有高度保守性，最初是作为环孢素A的细胞受体被发现的。环孢素A(CyclosporinA，CsA)是从真菌代谢产物中分离得到的含11个氨基酸的环状多肽，作为免疫抑制剂药物在临床上常用于治疗器官移植后所产生的排斥反应及自身免疫系统疾病。目前已发现和克隆的CyPs有130多种异构体[GalatA，Metcalfe SM.Peptidyl proline cis-trans iso-merases.Prog Biophys Molec Biol，1995；63：67.]，它们构成了Cyclophilins家族。CyPs具有肽脯氨酰顺反异构酶(PPIase)活性，催化蛋白质折叠过程，尤其是富含脯氨酸的蛋白质折叠，并且起着分子伴侣作用[Ivery MT.Immunophilins:switched on protein binding domains？Med Res Rev.2000；20(6)：452-484.]。与此同时，CyPs也广泛参与相关的生物学过程如细胞凋亡[Lee JP，Palfrey HC，Bindokas VP，et al.The role of immunophilins in mutant superoxidedismutas-1 linked familial amyotrophic lateral sclerosis.Proc Natl Acad Sci USA.1999；96(6)：3251-3256.]和细胞间信号传导[Jin ZJ，Melaragno MG，Liao DF，et al.CyclophilinA is a secreted growth factor induced by oxidative stress.Circ Res.2000；87(9)：789-796.]等。

有许多研究显示，CyPA能够与人类免疫缺陷病毒(HIV-1)的Gag多聚蛋白(Gag polyprotein)结合。这种结合使得CypA能够被特异地包装到HIV-1病毒体中，而不被包装到其它逆转录病毒中[Franke EK，Yuan HE，Luban J.Specificincorporation of cyclophilin A into HIV-1 virions.Nature.1994；372(6504)：359-362.]。在HIV-1型病毒自组装过程中，CyPA作为特定的组成部分进入病毒，在HIV-1感染细胞的早期阶段发挥作用[Braaten D，Franke EK，Luban J.Cyclophilin A isrequired for an early step in the life cycle of human immunodeficiency virus type 1before the initiation of reverse transcription.J Virol.1996；70(6)：3551-3560.]。CypA与Gag的互作位点目前已经被确定在Gag的N端CA结构域(该结构域在HIV-1成熟后经过切割成为p24外壳蛋白)，CypA的脯氨酸异构酶活性能够协助病毒完成感染细胞后的脱衣壳过程[Gamble TR，Vajdos FF，Yoo S，Worthylake DK，Houseweart M，Sundquist WI，Hill CP.Crystal structure of human cyclophilin A boundto the amino-terminal domain of HIV-1capsid.Cell.1996；87(7)：1285-1294.]。使用RNAi技术沉默CypA的表达[Braaten D，Luban J.Cyclophilin A regulates HIV-1infectivity，as demonstrated by gene targeting in human T cells.EMBO J.2001；20(6)：1300-1309；Sokolskaja E，Sayah DM，Luban J.Target cell cyclophilin Amodulates human immunodeficiency virus type 1 infectivity.J Virol.2004；78(23)：12800-12808.]，或者使用CsA及其衍生物[Sokolskaja E，Sayah DM，Luban J.Target cell cyclophilin A modulates human immunodeficiency virus type 1 infectivity.JVirol.2004；78(23)：12800-12808.；Bartz SR，Hohenwalter E，Hu MK，Rich DH，Malkovsky M.Inhibition of human immunodeficiency virus replication bynonimmunosuppressive analogs of cyclosporin A.Proc Natl Acad Sci USA.1995；92(12)：5381-5385.；Steinkasserer A，Harrison R，Billich A，Hammerschmid F，Wemer G，Wolff B，Peichl P，Palfi G，Schnitzel W，Mlynar E，et al.Mode of action of SDZ NIM811，a nonimmunosuppressive cyclosporin A analog with activity against humanimmunodeficiency virus type 1(HIV-1)：interference with early and late events inHIV-1 replication.J Virol.1995；69(2)：814-824.]来抑制CypA的活性，均能干扰HIV-1病毒的复制。

然而，到目前为止，尚未有人报道具有抗HIV病毒的CypA抑制剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种化合物在制备抗艾滋病药物中的应用。

本发明提供了一种结构如

的分子在制备抗艾滋病药物中的应用；其中，R₁＝苯基；4-嘧啶基；2，6-二甲基-4-苯基；2-吡啶基；4，6-二甲基-2-吡啶基或者2，6-二甲基-4-嘧啶基；R₂＝4-羟基苯甲基；4-乙氧基苯甲基；3-甲氧基吡啶-2-基或者4-甲氧苯基。本发明还包括对上述化合物进行常规替代所得到的化合物，本发明统称为FD6。

本发明中，R₁可以是2，6-二甲基-4-嘧啶基。

本发明中，R₂可以是4-甲氧苯基。

本发明的一个实施例中，R₁是2，6-二甲基-4-嘧啶基，R₂是4-甲氧苯基。这样所述的化合物即为N-(4-{[(2，6-二甲基-4-嘧啶基)氨]砜基}苯基)-2-(4-甲氧苯基)-4-喹啉甲酰胺(即N-(4-{[(2，6-dimethyl-4-pyrimidinyl)amino]sulfonyl}phenyl)-2-(4-methoxyphenyl)-4-quinolinecarboxamide)，分子量为539.61，结构式为：

鉴于抑制CypA活性的物质可能干扰HIV-1病毒的复制，本发明针对CypA的活性位点设计了若干小分子抑制剂。由于是针对细胞靶点设计的药物，而细胞靶点相对于病毒靶点来说突变速率相对较慢，因此不易形成耐药性，适合AIDS患者终身用药的需求。

首先，本发明对CypA小分子抑制剂进行了虚拟筛选。

Cyclophilin A(CypA，PPIA)基因在人类基因组数据库中已经被登录，其录入号为NM_021130。在PDB蛋白结构数据库中，检索到了人类CypA蛋白的X光衍射晶体结构(PDB代码：1CWA)。这个结构是CypA与其天然抑制剂环孢菌素A(CsA)的复合物晶体结构。从这个结构中，确定了CypA的活性位点，并且确定了活性位点中，能够被CsA所抑制的若干关键氨基酸位点。根据这些结构信息，本发明针对CypA活性位点，对若干小分子数据库进行了筛选。用于筛选的小分子数据库主要包括SPECS和CNPD，最后筛选到了本发明的FD6。整个计算过程是在中科院上海药物所64CPU-SGI ORIGN3800计算机和上海超算中心392CPU-神威I超级计算机上进行的。

其次，本发明利用BIAcore分子互作仪验证虚拟筛选结果

BIAcore分子互作仪是基于表面等离子共振技术来实现跟踪生物分子间的相互作用，无需任何标记物，因此最大限度的保证了实验结果的真实性。实验时，将目的生物分子(CypA蛋白)固定在传感芯片表面，然后将小分子化合物溶于溶剂并且流过芯片表面。监测器能实时跟踪检测溶液中的分子与芯片表面目的生物分子结合、解离整个过程的变化。通过BIAcore的结合数据，我们最终确定了12个能够与CypA发生结合的小分子化合物，并且计算出了这些小分子化合物与CypA结合的平衡—解离常数KD。本发明的N-(4-{[(2，6-二甲基-4-嘧啶基)氨]砜基}苯基)-2-(4-甲氧苯基)-4-喹啉甲酰胺其平衡解离常数KD(M)为KD＝7.19±0.19×10^-6，Chi²＝0.335。其中，Chi²是BIAcore统计软件中用于检测实验误差的一个数据。

再次，本发明利用酶活实验证明小分子化合物对CypA酶活抑制的能力，从而寻找出CypA的抑制剂。

测定CyP活性的方法很多，但以α-胰凝乳蛋白酶活性测定法(α-chymotrypsin-coupled enzymic assay)最常用。其原理是含脯氨酸的寡肽底物，如N-琥珀酰-Ala-Ala-Pro-Phe对硝基苯胺(N-Succinyl-Ala-Ala-Pro-Phe p-nitroanilide)在溶液中其顺式、反式结构处于平衡，CyP能催化该底物发生顺反异构作用，即催化脯氨酸由顺式变为反式；当其处于反式结构时，C端p-nitroanilide被α-胰凝乳蛋白酶裂解，释放出色素基团对硝基苯胺，在390nm连续测定吸光值的变化即可得知GyP的PPIase活性。

我们以不加小分子抑制剂的反应作为对照反应，测定各个小分子配体在不同浓度下对酶活反应的抑制率，从而计算出各个小分子配体的IC₅₀值。本发明的N-(4-{[(2，6-二甲基-4-嘧啶基)氨]砜基}苯基)-2-(4-甲氧苯基)-4-喹啉甲酰胺其酶活抑制IC₅₀值(μM)为11.78±1.38。

最后，本发明还测定了CypA小分子抑制剂对HIV—1病毒复制的影响

化合物抗HIV-1病毒增值测试：简单的说，就是利用双抗夹心法测定每个孔内p24蛋白产生的量。以空白对照孔的光吸收值为参照，计算各个化合物抑制HIV-1病毒p24蛋白产生的IC₅₀值。结果：N-(4-{[(2，6-二甲基-4-嘧啶基)氨]砜基}苯基)-2-(4-甲氧苯基)-4-喹啉甲酰胺抑制HIV-1病毒p24蛋白产生的IC₅₀值(ug/ml)为55.54±3.29。可见，N-(4-{[(2，6-二甲基-4-嘧啶基)氨]砜基}苯基)-2-(4-甲氧苯基)-4-喹啉甲酰胺具有抑制HIV—1病毒复制的能力，可以作为新的抗艾滋病药物进行开发。

本发明的小分子化合物可以采用各种常规的制备方法制备。例如，采用人工化学合成的方法。

利用本发明小分子化合物，通过各种常规筛选方法，可筛选出与FD6发生相互作用的物质，如受体、抑制剂或拮抗剂等。

本发明及其抑制剂、拮抗剂等，当在治疗上进行施用(给药)时，可提供不同的效果。通常，可将这些物质配制于无毒的、惰性的和药学上可接受的水性载体介质中，其中pH通常约为5-8，较佳地pH约为6-8，尽管pH值可随被配制物质的性质以及待治疗的病症而有所变化。配制好的药物组合物可以通过常规途径进行给药，其中包括(但并不限于)：肌内、腹膜内、皮下、皮内、或局部给药。

以本发明的人FD6为例，可以将其与合适的药学上可接受的载体联用。这类药物组合物含有治疗有效量的化合物和药学上可接受的载体或赋形剂。这类载体包括(但并不限于)：盐水、缓冲液、葡萄糖、水、甘油、乙醇、及其组合。药物制剂应与给药方式相匹配。本发明的人FD6可以被制成针剂形式，例如用生理盐水或含有葡萄糖和其他辅剂的水溶液通过常规方法进行制备。诸如片剂和胶囊之类的药物组合物，可通过常规方法进行制备。药物组合物如针剂、溶液、片剂和胶囊宜在无菌条件下制造。活性成分的给药量是治疗有效量，例如每天约1微克/千克体重-约5毫克/千克体重。此外，本发明的FD6还可与其他治疗剂一起使用。

本发明的人FD6在制备抗艾滋病药物中的应用中，可以是针剂或者片剂。

当本发明的人FD6多肽被用作药物时，可将治疗有效剂量的该多肽施用于哺乳动物，其中该治疗有效剂量通常至少约10微克/千克体重，而且在大多数情况下不超过约8毫克/千克体重，较佳地该剂量是约10微克/千克体重-约1毫克/千克体重。当然，具体剂量还应考虑给药途径、病人健康状况等因素，这些都是熟练医师技能范围之内的。

艾滋病(AIDS)是一种由艾滋病病毒，即人体免疫缺陷病毒(humanimmunodeficiencyvirus，简称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。被称为“当代瘟疫”和“超级癌症”的艾滋病已引起世界卫生组织(WHO)及各国政府的高度重视，无论是人员和经费的投入均放在首位，我国已将其列入乙类法定传染病，并为国境卫生监测传染病之一。然而，到目前为止，尚无可以治愈该病的有效药物。本发明的小分子化合物FD6具有抑制HIV—1病毒复制的能力，而且是针对细胞靶点设计的药物，不易形成耐药性，适合AIDS患者终身用药的需求。因此，本发明的FD6可以作为新的抗艾滋病药物进行开发，为治疗和治愈艾滋病提供了一种新的途径和手段。

具体实施方式

实施例1 CypA小分子抑制剂的虚拟筛选

Cyclophilin A(CypA，PPIA)基因在人类基因组数据库中已经被登录，其录入号为NM_021130。在PDB蛋白结构数据库中，我们检索到了人类CypA蛋白的X光衍射晶体结构(PDB代码：1CWA)。这个结构是CypA与其天然抑制剂环孢菌素A(CsA)的复合物晶体结构。从这个结构中，我们确定了CypA的活性位点，并且确定了活性位点中，能够被CsA所抑制的若干关键氨基酸位点。根据这些结构信息，我们与中国科学院上海药物所合作，针对CypA活性位点，对若干小分子数据库进行了筛选。用于筛选的小分子数据库主要包括SPECS和CNPD。最后筛选到了本发明的FD6。整个计算过程是在中科院上海药物所64CPU-SGIORIGN3800计算机和上海超算中心392CPU-神威I超级计算机上进行的。

实施例2 利用BIAcore分子互作仪验证虚拟筛选结果

BIAcore分子互作仪是基于表面等离子共振技术来实现跟踪生物分子间的相互作用，无需任何标记物，因此最大限度的保证了实验结果的真实性。实验时，将目的生物分子(CypA蛋白)固定在传感芯片表面，然后将小分子化合物溶于溶剂并且流过芯片表面。监测器能实时跟踪检测溶液中的分子与芯片表面目的生物分子结合、解离整个过程的变化。通过BIAcore的结合数据，我们最终确定了12个能够与CypA发生结合的小分子化合物，并且计算出了这些小分子化合物与CypA结合的平衡-解离常数KD。本发明的N-(4-{[(2，6-二甲基-4-嘧啶基)氨]砜基}苯基)-2-(4-甲氧苯基)-4-喹啉甲酰胺其平衡解离常数KD(M)为KD＝7.19±0.19×10^-6，Chi²＝0.335。其中，Chi²是BIAcore统计软件中用于检测实验误差的一个数据。

实施例3 利用酶活实验证明小分子化合物对CypA酶活抑制的能力

测定CyP活性的方法很多，但以α-胰凝乳蛋白酶活性测定法(α-chymotrypsin-coupled enzymic assay)最常用。其原理是含脯氨酸的寡肽底物，如N-琥珀酰-Ala-Ala-Pro-Phe对硝基苯胺(N-Succinyl-Ala-Ala-Pro-Phe p-nitroanilide)在溶液中其顺式、反式结构处于平衡，CyP能催化该底物发生顺反异构作用，即催化脯氨酸由顺式变为反式；当其处于反式结构时，C端p-nitroanilide被α-胰凝乳蛋白酶裂解，释放出色素基团对硝基苯胺，在390nm连续测定吸光值的变化即可得知CyP的PPIase活性。

我们以不加小分子抑制剂的反应作为对照反应，测定各个小分子配体在不同浓度下对酶活反应的抑制率，从而计算出各个小分子配体的IC50值。本发明的N-(4-{[(2，6-二甲基-4-嘧啶基)氨]砜基}苯基)-2-(4-甲氧苯基)-4-喹啉甲酰胺(CHEMCATS Order Number：AK-968/12971026)。其酶活抑制IC₅₀值(μM)为11.78±1.38，例如，11.78、10.4和13.15。

实施例4 化合物抗HIV-1病毒增值测试

MT-2细胞种于96孔板中，每孔10⁴个。培养基为含10％胎牛血清的RPMI1640培养基。HIV-1病毒以100个50％组织感染当量来感染细胞，同时加入不同浓度梯度的化合物培养过夜(以不加化合物的孔为空白对照)。次日，更换不含小分子化合物的新鲜培养基。第四天，取100uL培养液上清，加入5％体积的Triton—X100处理后得到病毒裂解液，然后用ELISA方法测定p24蛋白含量(p24是HIV-1的外壳蛋白，可以作为衡量病毒粒子数量的指标)。简单的说，就是利用双抗夹心法测定每个孔内p24蛋白产生的量。将抗HIV免疫球蛋白包板过夜(pH9.6碳酸缓冲液，4℃)，然后加入含4％脱脂奶粉的PBS封闭；加入100uL病毒裂解液后于37℃孵育1个小时，用预冷PBS冲洗若干次；加入辣根过氧化物酶标记的抗p24单克隆抗体，用TMB显色一刻钟；然后加入1N的硫酸溶液终止反应，在酶标仪上读取450nm时的光吸收值。以空白对照孔的光吸收值为参照，计算各个化合物抑制HIV-1病毒p24蛋白产生的IC₅₀值。

结果：N-(4-{[(2，6-二甲基-4-嘧啶基)氨]砜基}苯基)-2-(4-甲氧苯基)-4-喹啉甲酰胺抑制HIV-1病毒p24蛋白产生的IC₅₀值如下(ug/ml)：55.54±3.29。

Claims (2)

1.一种结构如

的分子的应用，其特征是该分子在制备治疗艾滋病的药物中的应用；其中，R₁＝2，6-二甲基-4-嘧啶基；R₂＝4-甲氧苯基。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的药物为针剂或者片剂。