CN101679472A - 用于预防或治疗病毒感染的化合物及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了预防病毒感染细胞的化合物和方法。本文描述的化合物和方法使病毒抗性最小化并使靶病毒的数量最大化。此外，所述化合物和方法使对未感染细胞的毒性最小化。

Description

用于预防或治疗病毒感染的化合物及其应用方法
与相关申请的交叉引用
本申请要求2007年2月28日提交的美国临时申请系列号60/891,954的优先权。在此通过引用将该申请的所有教导全文引入本申请。
背景技术
作为在抗病毒药物发现中深入研究的结果，目前在世界范围内有43种抗病毒药物被批准用于临床应用。然而，它们中的多数以病毒DNA聚合酶作为靶子。这种偏爱可能是由于HSV-1DNA聚合物是曾经被鉴定为作为抗病毒药物的第一个靶子。发现的第二个靶子是病毒蛋白酶，其是病毒粒子成熟所需要的。最近，在开发靶向其它病毒蛋白的药物中付出了许多的努力。主要的重点放在了抑制病毒感染的药物上，其中所述药物能够阻断病毒感染过程中最开始的事件。第一种成功的感染抑制剂是T-20或fuzeon，其为HIV融合蛋白重排的肽抑制剂。这一药物在临床上得到应用，但仅用于联合治疗。此外，已经对该药物的抗性进行了选择。最近，已经将HIV糖蛋白和它们细胞受体或共同受体的相互作用作为靶子(例如，vicriviroc-SCH 417690、TAK-779、PRO-140、UK-427,857、GW873140和AMD887，这些均靶向CCR5共同受体，或AMD3100和AMD070，其靶向CXCR4共同受体)。然而，所有的这些感染抑制剂都具有显著的缺点。例如，肽抑制剂具有很差的生物利用率和稳定性。因此，必须在使用之前不久制备它们并且只能通过亲代(parental)给药使用它们。共同受体结合的抑制剂具有窄特异性(诸如仅CCR5或CXCR4-营养病毒)。此外，受体结合的抑制剂还能够阻断重要的细胞受体的活性。因此，在开发能够克服这些缺陷的新的病毒融合抑制剂中仍然投入了重大的努力。
目前的病毒融合抑制剂以病毒和细胞蛋白之间的相互作用作为靶子。实际上，在传统上所有的抗病毒药物均被开发用来靶向病毒蛋白，其保证了特异性和安全性。这是一个经过时间考验并证实了的观念，该观念导致了临床应用的43个抗病毒药物和其它目前正在开发的药物的开发。不幸的是，这一方法具有几个缺陷。(直接或间接地)靶向病毒蛋白的药物迅速地对抗性进行选择。例如，这在fuzeon以及甚至在CCR5-gp41相互作用抑制剂中已发生。对于具有小基因组的病毒，诸如人类乳头状瘤病毒而言，潜在的病毒靶子的数目也是有限的。这一方法对迅速开发抗新鉴定的病毒病原体的药物也是无益的，因为必须首先表征由该病原体编码的蛋白。
作为对传统方法的替代，最近研究了开发靶向细胞蛋白的抗病毒药物的可能性。这一方法提供了几个潜在的益处。抑制多个病毒功能所需的细胞蛋白能够例如将抗性的选择最小化，并且许多细胞蛋白是具有最小基因组的病毒复制所必需的。此外，许多细胞蛋白对于甚至远相关病毒的复制而言都是所需要的。因此，靶向细胞蛋白的药物可用于抗新病原体，甚至在完全表征其蛋白之前都是如此。然而，靶向细胞蛋白也可能导致不想要的负面副作用，因为此类靶子通常在许多未感染细胞中被表达。
发明概述
本文描述了预防病毒感染细胞或治疗被病毒感染的主体的化合物和方法。本文描述的化合物和方法使病毒抗性最小化并使靶向病毒的数目最大化。此外，该化合物和方法对未感染细胞的毒性最小化。本发明的优点一部分如如下的说明书所述，一部分将从该说明书中显而易见获得，或可通过实践以下描述的方面而得知。可通过所附权利要求书中具体指出的单元和组合的方式认识并获得以下描述的优点。应当理解，前述一般描述和下面详细的描述均仅仅是示范性和解释性的，而不是限制性的。
附图简述
以下并入该说明书并且组成说明书一部分的附图举例说明了以下描述的几个方面。
图1显示了DNA印迹分析，其表明两亲性核苷衍生物dUYll不能抑制HSV-1DNA复制。
图2显示了DNA印迹分析，其表明两亲性核苷衍生物dUYll不能抑制后代HSV-1DNA的释放。
图3显示了噬菌斑测定，其揭示了dUYll对病毒感染力的抑制特性。
图4显示了与代表性的膜脂质相比，两亲性核苷衍生物的化学结构和三维结构。
图5是显示了针对不同的两亲性核苷衍生物的浓度绘制的HSV-1感染力的线图。
图6是显示了针对dUYll浓度绘制的HSV-1感染力的线图，其中IC50是20nM。
图7是显示了针对处理时间绘制的HSV-1感染力的线图。
图8是显示了针对dUYll浓度绘制的HSV-1感染力的线图，其中抑制不依赖于细胞类型。
图9是用dUYll处理并用膜染料(PKH26)复染色的假感染细胞。
图10是显示了针对暴露于dUYll的时间绘制的相对细胞数目的线图，其中dUYll没有大的细胞毒或抑制细胞的效果。
图11是显示HSV-1结合(A)和感染(B)的柱状图和照片，其中dUYll不抑制HSV-1结合。
图12是显示了通过增加肝素浓度HSV-1竞争与细胞结合的线图，其中dUYll不会阻断HSV-1病毒粒子的高亲和力结合。
图13显示了Vero细胞中红荧光蛋白表达的代表性图(A)和定量(B)，其中所述的Vero细胞含有处在HSV-1 ICPO IE启动子的控制之下的重组到它们细胞基因组中的红色荧光蛋白(RFP)报告基因，其中dUYll抑制HSV-1进入。
图14是显示了针对dUYll浓度绘制的HSV-1株KOS、HSV-2株186、HSV-2株333、VSV或辛德毕斯(Sindbis)感染力的线图，其中dUYll抑制HSV-1、HSV-2、VSV和辛德毕斯病毒的感染力。
图15是显示了针对用于预先处理病毒粒子或细胞或仅在感染后用于处理细胞的dUYll浓度绘制的HSV-1KOS感染力的线图，其中如果将其用于预先处理病毒粒子，dUYll仅完全地抑制HSV-1感染力。
图16是显示了通过用两亲性核苷衍生物处理24或仅1小时的细胞所产生的病毒粒子的感染力减少的线图，并且其是针对药物浓度绘制的，其中dUYll抑制后代病毒粒子的感染力。
图17是显示了通过用不同药物处理的细胞所产生的病毒粒子病毒感染力(或病毒滴度)减少的线图，并且其是针对ACV、PAA或dUYll的浓度绘制的，其中dUYll抑制了抗药性的突变病毒粒子的感染力。
图18是显示了dUYll体内保护小鼠免于HSV-2病毒感染的能力的线图，其中dUYll暴露的病毒粒子不能感染小鼠。
图19是用暴露于dUYll的HSV-2感染的小鼠阴道区域、会阴区域和肛门的照片，其中暴露于dUYll的病毒粒子不能感染小鼠。
发明详述
在公开和描述本发明化合物、组合物和/或方法之前，应当理解，以下描述的方面不是限定至特定的化合物、合成方法或用途，因为这些当然可以改变。还应当理解，本文所应用的术语仅是用于描述特定方面的目的，并且不打算是限制性的。
在该说明书和以下权利要求书中，将参考定义为具有如下意思的各个术语：
应当注意，当在该说明书和所附的权利要求书中应用时，单数形式“一种”、“一个”和“该”包括复数个所指对象，除非上下文清楚地另外指明。因此，例如，参考“一个药物载体”包括两个或多个此类载体的混合物，等等。
“任选的”或“任选地”的意思是随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且该描述包括该事件或情况发生的情形和其中其不发生的情形。例如，短语“任选取代的低级烷基”的意思是该低级烷基可以被或可以不被取代，并且该描述包括未取代的低级烷基和其中有取代的低级烷基两者。
在本说明书和最后的权利要求书中所涉及的组合物或物品中特定元素或组分的重量分数表示该元素或组分与为其表达重量分数的组合物或物品中任何其它元素或组分之间的重量关系。因此，含有2重量分数的组分X和5重量分数的组分Y的化合物中，X和Y以2∶5的重量比存在，并且不管该化合物中是否还存在其它组分，均以此类比例存在。
除非清楚地相反地指出，组分的重量百分比基于包含该组分的制剂或组合物的总重量。
“主体”的意思是个体。该主体可以是哺乳动物，诸如灵长类动物或人类。术语“主体”可以包括家养动物，包括但不限于猫、狗等，牲畜(例如，牛、马、猪、绵羊、山羊等)，以及实验室动物(例如，小鼠、兔、大鼠、豚鼠等)。
“接触”的意思是通过至少一种物质与另一种物质的近的物理接触而暴露的情况。例如，接触可以包括使诸如药理剂的物质与细胞或病毒接触。
“治疗”是指给患有非期望病症(例如，病毒感染)的主体或系统给药组合物以减少该非期望病症的症状。“预防”是指消除染上该非期望病症的可能性。“预防”还包括减少染上该非期望病症的可能性。
“有效量”的意思是达到期望结果所需的治疗或预防(预防药)量。
在本说明书和最后的权利要求书中所使用的化学物质的残基是指这样的部分，即其是特定反应路线中的化学物质或随后的制剂或化学产品的结果产物，不管该部分是否实际地从该化合物物质中获得。例如，可通过通式Z-OH表示含有至少一个-OH基团的糖，其中Z是该糖分子的剩余部分(即，残基)。
本文中所使用的术语“烷基”是1至24个碳原子的分支或未分支的饱和烃基，诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十四烷基、十六烷基、二十烷基、二十四烷基等等。“低级烷基”基团是含有1至6个碳原子的烷基。
本文中所使用的术语“芳基”是任何基于碳的芳香基团，包括但不限于苯、萘等。术语“芳香的”还包括“杂芳基”，其被定义为具有至少一个掺入该芳香基团内的杂原子的芳香基。杂原子的实例包括但不限于氮、氧、硫和磷。芳基可以是被取代的或未取代的。芳基可以被一个或多个基团取代，这些基团包括但不限于烷基、炔基、烯基、芳基、卤素、硝基、氨基、酯、酮、醛、羟基、羧酸或烷氧基。术语“芳基”还包括两个或多个彼此稠合的芳香基团。例如，该稠合的芳基可以由3、4、5、6、7或8个芳基环组成。该稠合的芳基可以是未取代的或被一个或多个上述基团所取代。
本文中所使用的术语“聚醚基”是具有通式-[(CHR)nO]m-的基团，其中R是氢或低级烷基，n是1至20的整数，并且m是1至100的整数。聚酯基的实例包括聚氧化乙烯、聚氧化丙烯和聚氧化丁烯。
本文中所使用的术语“聚硫醚基”是具有通式-[(CHR)nS]m-的基团，其中R是氢或低级烷基，n是1至20的整数，并且m是1至100的整数。
本文中所使用的术语“聚亚氨基”是具有通式-[(CHR)nNR]m-的基团，其中R独立地为氢或低级烷基，n是1至20的整数，且m是1至100的整数。
除非相反地指出，在本申请全文中的诸如X、L、L’、R、Y、Z1、Z2和Z3的变量是和之前定义相同的变量。
I.化合物及其制备
本文中描述的是预防或减少病毒感染细胞的可能性的化合物。一方面，该化合物包括式I或其药学上可接受的盐或酯
X-L-Y          I
其中X包括糖的残基；
L包括连接子，其中该连接子包括平面亲水基团；以及
Y包括平面疏水基团，其中Y直接或间接地连接到L。
将详细讨论式I的每一组分。对于X，X包括糖的残基。糖一般拥有一个或多个羟基。因此，X是化合物I的亲水部分。在一方面中，该糖包括单糖。单糖可以是直链单糖或可以是环状结构(半缩醛或半缩酮)。因此，单糖可以包括单糖的呋喃糖和吡喃糖形式。在本文中有用的戊糖的实例包括但不限于核糖、阿拉伯糖、脱氧核糖、木糖、来苏糖、核酮糖或木酮糖。己糖的实例包括但不限于葡萄糖、半乳糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、塔罗糖、阿洛糖、阿卓糖、果糖、山梨糖、塔格糖、阿洛酮糖、岩藻糖或鼠李糖。
在另一方面中，X是二糖。二糖由两个通过共价糖苷键连接在一起的单糖单位组成。在本文中有用的二糖的实例包括但不限于蔗糖、乳糖、海藻糖或麦芽糖。在进一步的方面中，糖包括低聚糖或多糖。低聚糖和多糖由更长链的通过糖苷键连接在一起的单糖单元组成。这两者之间的区别基于在该链中存在的单糖单元数目。低聚糖一般含有2至9个单糖单元，而多糖含有10个或更多个单糖单元。多糖的实例包括但不限于，糖原、淀粉、纤维素、几丁质、淀粉酶、支链淀粉、水苏糖、菊粉或糊精。多糖还包括糖胺聚糖(GAGs)，例如诸如，肝素、硫酸软骨素、透明质烷、硫酸乙酰肝素、硫酸皮肤素或硫酸角质素。
可根据需要应用本领域公知的技术对在糖上存在的任意羟基进行衍生。例如，可用聚醚基、聚亚氨基、乙酰基或聚硫醚基对羟基进行取代。因此，糖的亲水量或度可以根据需要而被改变。
糖X与连接子L共价连接。连接子L是平面亲水基团。该连接子通常是扁平的和刚性的。例如，该连接子可以包括嘌呤或嘧啶的残基。还预期该连接子可以是两个或多个彼此相互共价连接的碱基对。在一个方面中，X-L可以是以下核苷之一：腺苷、脱氧腺苷、鸟嘌呤核苷、脱氧鸟苷、5-甲基尿苷、脱氧胸腺嘧啶核苷、尿嘧啶核苷、脱氧尿苷、胞苷或脱氧胞苷。在一个方面中，式I中的X-L不是脱氧尿苷的残基或其如下所示的衍生物
Figure A20088001259800131
其中R是氢或保护基团，诸如，例如乙酰基。
在另一方面中，该连接子包括亲水芳基。例如，该芳基可以是如本文中所定义的杂芳基(例如，吡啶基)。在另一方面中，该芳基可被一个或多个增加该芳基的亲水性的基团所取代。例如，该芳基可以是羟基化的芳基或其衍生物。在本文中将羟基化的芳基定义为具有至少一个直接与芳基环连接或经由连接物间接连接的羟基的任意芳基。羟基化的芳基的衍生物包括修饰(例如，增加或减少)该芳基亲水性的任意基团。例如，如上面对X所讨论的那样，该羟基可被聚醚基、聚亚氨基或聚硫醚基取代。
在式I中，Y包括平面疏水基团，其中Y与L直接或间接连接。在一个方面中，Y包括芳基。Y中的芳基可以采用几种形式。例如，该芳基可以是取代的或未取代的稠合系统。稠合的芳基的实例包括但不限于蒽、菲、萘、苯并萘、芴或咔唑。在一个方面中，该芳基可以是较大分子的一部分。该芳基可被一个或多个不同的基团取代以修饰该基团的总亲水度。在本文中有用的芳基的实例如图4所示，除了dUY7外，如图5C所示，dUY7没有显示出预防病毒感染的能力。
连接子L可以被直接或间接地与Y连接。在本文中将短语“直接连接的”定义为当Y与该连接子共价连接时。相反，在本文中将短语“间接连接的”定义为当Y经由第二连接子(L’)与该连接子共价连接时。第二连接子L’可以包含但不限于烷基、烯基或醚基(例如，聚醚)。在一个方面中，L’是炔基。例如，L’可以是炔丙基或炔丙基醚基。提及图4的结构A和B，炔基
Figure A20088001259800141
与胸腺嘧啶的C5连接，其中R是芳基(即，基团Y)。
一方面，该化合物包括式II或其衍生物
Figure A20088001259800142
其中，Z1、Z2和Z3独立地为H或OH；
L包括嘌呤或嘧啶；以及
Y包括芳基。
在一个方面中，在式II中，Z是OH，L是尿嘧啶残基，并且Y包括芳基。在另一方面中，该化合物具有式IIIA或IIIB
Figure A20088001259800143
其中Z1、Z2和Z3独立地为H或OH，并且Y包括芳基。在进一步的方面中，Y包括稠合的芳基，其包括3个或更多的芳基环。此类芳基的一个实例具有结构
Figure A20088001259800151
其中该芳基是被取代的或未取代的。
在一个方面中，该化合物具有式IIIA，其中Z1是OH，Z2和Z3是氢，并且Y是具有下式的芳基
Figure A20088001259800152
其中该芳基是被取代的或未被取代的。这一化合物在本文中被称为dUYll。在另一方面中，该化合物具有式IIIA，其中Z1、Z2和Z3是氢，并且Y是具有下式的芳基
Figure A20088001259800153
其中该芳基是被取代的或未被取代的。这一化合物在本文中被称为ddUYll。在进一步的方面中，该化合物具有式IIIA，其中Z1和Z3是OH，Z2是氢，并且Y是具有下式的芳基
Figure A20088001259800161
其中该芳基是被取代的或未被取代的。这一化合物在本文中被称为aUYll。
本文描述的任意化合物可以存在盐或被转化为其盐。一方面，该盐是药学上可接受的盐。可通过用合适量的化学或药学上可接受的碱处理该游离酸来制备该盐。代表性的化学上或药学上可接受的碱是氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化亚铁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铝、氢氧化铁、异丙胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、乙醇胺、2-二甲基氨基乙醇、2-二乙基氨基乙醇、赖氨酸、精氨酸、组氨酸等等。在一个方面中，在约0℃至约100℃诸如室温的温度下，在水中(单独或与惰性的可与水混溶的有机溶剂混合)进行该反应。选择该化合物与所使用的碱的摩尔比，以提供对于特定盐所需的比例。例如，为了制备该游离酸原料的铵盐，可用大约一当量的碱处理该原料以产生盐。
在另一方面中，本文描述的任意化合物可以存在盐或被转化为其与路易斯碱的盐。可用合适量的路易斯碱处理该化合物。代表性的路易斯碱是氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化亚铁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铝、氢氧化铁、异丙胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、乙醇胺、2-二甲基氨基乙醇、2-二乙基氨基乙醇、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、四氢呋喃、醚、硫醇试剂、醇、硫醚、羧化物、酚盐、醇盐、水等等。在一个方面中，在约0℃至约100℃诸如室温的温度下，在水中(单独或与惰性的可与水混溶的有机溶剂混合)进行该反应。选择该化合物与所使用的碱的摩尔比，以提供对任意特定复合物所需的比例。例如，为了制备该游离酸原料的铵盐，可用大约一当量的化学上或药学上可接受的路易斯碱处理该原料以产生复合物。
如果该化合物拥有羧酸基团，可应用本领域公知的技术将这些基团转化为药学上可接受的酯或酰胺。备选地，如果存在酯，可应用酯交换技术将该酯转化为药学上可接受的酯。
可应用本领域公知的技术合成本文描述的化合物。例如，当X-L是核苷时，可使其与Y或Y-L’偶联以产生具有式I的化合物。
Figure A20088001259800171
在一个方面中，当X-L是如式IV中所示的核苷时，可应用偶联反应以产生化合物V。
Figure A20088001259800172
在这一方面中，X是糖且Hal是卤素，例如碘。钯催化剂以偶联炔
Figure A20088001259800173
和化合物IV，产生具有式V的化合物。
II.药物组合物
在一个方面中，上述的任意化合物均可被配制为药物组合物。可应用本领域公知的技术制备该药物组合物。在一个方面中，通过将本文中描述的化合物与药学上可接受的载体混合来制备该组合物。
应当理解，在具体情况下具有式I的活性化合物的实际优选量将根据所应用的具体化合物、所配制的特定组合物、应用模式、治疗的特定部位和主体而不同。可应用常规的考虑确定对于给定宿主的剂量，例如，通过惯常地比较受试化合物和已知试剂的不同活性，例如通过合适的惯用的药物学方案的手段。在确定药物化合物剂量领域中熟练的医师或配方设计师根据标准建议(Physicians Desk Reference，Barnhart Publishing-1999)将能毫无问题地确定剂量。
可将本文描述的药物组合物配制在生物系统或实体能够耐受的任何赋形剂中。此类赋形剂的实例包括但不限于：水、盐水、林格溶液、葡萄糖溶液、Hank溶液，以及其它水性生理平衡盐溶液。也可以应用非水性载体，诸如不挥发油，植物油诸如橄榄油和芝麻油，甘油三酯，丙二醇，聚乙二醇，可注射的有机酯诸如油酸乙酯。其它有用的制剂包括含有增粘剂例如羧甲基纤维素钠、山梨醇或葡聚糖的悬浮液。赋形剂还可以含有少量的添加剂，诸如提高等渗性和化学稳定性的物质。缓冲液的实例包括磷酸盐缓冲液、碳酸氢盐缓冲液和Tris缓冲液，而防腐剂的实例包括硫柳汞、甲酚、福尔马林和苯甲醇。
药物载体是本领域公知的。这些绝大多数典型地将会是用于向人类给药的标准载体，包括溶液，例如无菌水、盐水和在生理pH下的缓冲溶液。
可将意欲用于药物递送的分子配制在药物组合物中。除了所选择的分子之外，药物组合物还可以包含载体、增稠剂、稀释剂、缓冲剂、防腐剂、表面活性剂等。
依赖于是否期望局部还是系统治疗以及依赖于待治疗的区域，可以以多种方法给药药物组合物。给药可以是局部地(包括眼部地、阴道地、直肠地、鼻内地、气化)。用于局部给药的制剂可以包括油膏、药水、乳膏、凝胶、滴液、栓剂、喷雾剂、液体和粉末。常规的药物载体、水、粉末或油基质、增稠剂等是所需要的或期望的。
用于给药的制剂包括无菌水或非水溶液、悬浮液或乳液。水性载体的实例包括水、乙醇/水溶液、乳液或悬浮液，包括盐水和缓冲介质。如果对公开的组合物和方法的间接应用所需要的话，肠胃外载体包括氯化钠溶液、林格葡萄糖、葡萄糖和氯化钠、乳酸化的林格溶液或非挥发油。如果对公开的组合物和方法的间接应用所需要的话，静脉内载体包括流体和营养补充物、电解质补充剂(诸如基于林格葡萄糖的那些)等等。还可以存在防腐剂和其它添加剂，例如，诸如，抗菌剂、抗氧化剂、螯合剂和惰性气体等。
药物组合物还可以包含其它药物和生物活性剂。所述的生物活性剂能够在该生物系统中提供局部或系统的生物、生理或治疗效果。例如，该试剂尤其可以起控制感染或炎症、提高细胞生长和组织再生、控制肿瘤生长、作为镇痛药以及提高骨生长的作用以及其它作用。因此，预期了联合治疗，其中本文中描述的能够减少或预防病毒感染的组合物与其它治疗益处联合。
III.使用方法
本文描述的化合物和药物组合物可用于许多与预防或治疗病毒感染相关的应用。用于预防病毒感染细胞的方法包括使该病毒或之前感染的细胞与包括如上定义的式X-L-Y(I)的化合物接触。
根据它们的壳体是否被宿主细胞衍生的脂双层膜(包膜)包围，可将病毒分类为有包膜的或没有包膜的。尽管该病毒包膜衍生自细胞膜，但是该两种脂双层显示出主要的内在区别。在功能上，细胞膜是分开细胞内和细胞外环境所需的选择性物理屏障，同时允许某些物质选择性地通过。相比之下，病毒包膜的主要功能是与细胞膜稠合并隐藏多数病毒蛋白使之不让宿主免疫系统发现。尽管在极限环境下该病毒包膜可能赋予一些物理保护，但是有包膜的病毒更通常比没有包膜的病毒对物理或化学损伤不那么具有抗性。在结构上，病毒粒子包膜和细胞膜的脂质和蛋白质组成都是不同的，它们的曲率和流动性也不同。
在本文中描述的化合物可被称为两亲性的，其中该分子的一部分是亲水的(X-L)而另一部分是疏水的(Y)。不希望被理论所束缚，据信本文中描述的化合物阻止包膜病毒与细胞膜融合，其最终阻止病毒进入细胞。在本文中描述的化合物的疏水部分(即Y)能够将其自身插入到脂质包膜的疏水核心中。亲水部分(即，X)与该包膜表面的极性头相互作用。因此，该化合物是磷脂模拟物。然而，在本文中描述的抗病毒化合物拥有比病毒粒子包膜外部小叶中的天然脂质的形状更显著地转化为圆锥的形状。包膜的外部小叶的反转的锥脂质抑制膜之间融合所需的曲率转换。因此该两亲化合物能够抑制病毒包膜和细胞原生质膜之间的融合。能很容易地优化式I的疏水部分(Y)、亲水部分和该化合物的一般分子形状以优先与病毒包膜而不是细胞膜相互作用。还可以设计本文中描述的化合物以防止任何可能地整合至正在复制的DNA中。此类修饰的实例可在化合物ddUYll和aUYll中看到(参见实施例)。在ddUYll的情况下，从dUYll中移除了糖基部分的羟基以产生ddUYll。对于aUYll，用阿拉伯糖取代了dUYll的脱氧核糖。
可靶向的病毒是非特异性的。能被靶向的病毒包括有包膜的病毒，例如，诸如痘病毒、1型或2型单纯疱疹病毒(HSV-1，HSV-2)、流感病毒、艾滋病病毒、人T细胞白血病病毒(HTLV)、埃-巴二氏病毒(EBV)、人巨细胞病毒(HCMV)、卡波西肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)、水痘-带状疱疹病毒(VZV)、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、伊波拉病毒、马尔堡病毒、副流感病毒、人呼吸道合胞病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒、腮腺炎病毒、麻疹病毒、汉坦病毒、布尼亚病毒、裂谷热病毒、沙粒病毒、包括辛诺柏病毒、狂犬病病毒、东方脑炎病毒、西方脑炎病毒和委内瑞拉脑炎病毒脑炎病毒、西方尼罗河病毒、黄热病毒、登革病毒、日本脑炎病毒和圣路易脑炎病毒、冠状病毒(例如，SARS病毒)或风疹病毒。
在本文中描述的化合物可用于预防或减少病毒感染。在一个方面中，本文中描述了预防或减少病毒感染主体的可能性的方法，包括给需要此类治疗的主体给药有效量的包括式I的化合物。可应用上述任何技术给药该化合物。在一个方面中，将该化合物应用到感染部位。术语“感染部位”是与该主体所感染的病毒接触的该主体的一个或多个身体部分。此类感染部位的实例包括粘膜内衬(例如，阴道、直肠、鼻腔通道)。因此，在一个方面中，本文描述的化合物可以在预防性传播疾病中被用作预防剂。在这方面中，将该化合物配制为能够被直接或间接应用至阴道或直肠的局部用制剂(例如，凝胶、涂剂或乳膏)。在另一方面中，本文中描述的化合物可以在预防呼吸道疾病中被用作预防剂。在这一方面中，可将该化合物配制为能够被应用到呼吸道的喷雾剂。
在本文中描述的化合物可被用作治疗剂以治疗感染了病毒的主体。在一个方面中，该方法包括给需要此类治疗的主体给药有效量的包括式X-L-Y(I)的化合物。本文中描述的化合物可以减少该病毒的感染特性，其最终能减少该病毒的传播以及由该病毒产生的疾病症状。当用作治疗剂时，可通过多种方法，包括口头地、肠胃外地或局部地给药该化合物。
本文中描述的化合物可用于预防或减少环境中的病毒感染主体的可能性。该方法涉及用一种或多种包括式I的化合物净化环境。所述环境包括与病毒接触过的任意设备和物质(例如，医疗装置)。例如，可将本文中描述的化合物喷雾至已经暴露于一种或多种病毒的物质上，其中该化合物与病毒相接触。作为另一实例，该化合物可以处在溶液中，其中将该物质浸在该溶液中，或将该溶液置于该物质中(例如，管材或其它受限制的空间)，以灭活存在于该物质上的任何可能的病毒。
另一方面，本文中描述的化合物可被用于灭活病毒粒子以生产疫苗。该方法涉及使该病毒与一种或多种包括如上定义之式I的化合物接触。然后可应用本领域公知的技术将该灭活的病毒粒子作为疫苗给药。
实施例
提出了以下的实施例以便给本领域技术人员提供本文描述和要求保护的化合物、组合物和方法是如何被制备和评估的完全公开和描述，并且意图仅仅是示范性的并且不意图限制本发明人所认为的他们的发明范围。已作出了很大的努力以确保数值(例如，量、温度等)的精确性，但是存在一些误差和偏差。除非另外指出，份数是重量份数，温度以℃表示或处于环境温度下，以及压力是在或接近大气压。存在反应条件的许多变动和组合，例如组分浓度、期望的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其它反应范围和条件，可以应用它们以优化从所描述的方法中获得的产物纯度和产量。仅需要合理且常规的实验即能优化此类工艺条件。
I.制备具有式Ia的化合物
方法1
Figure A20088001259800221
3-(三甲基甲硅烷基乙炔基)雌酮(1)。通过在真空和氩气之间交替将3-O-三氟甲磺酰基雌酮(972mg，2.41mmol)在DMF(10mL)中的溶液脱气三次。加入三甲基甲硅烷基乙炔(0.68mL，4.82mmol)、四(三苯基膦)钯(279mg，0.24mmol)、碘化铜(I)(93mg，0.48mmol)和三乙胺(0.67mL，4.82mmol)，并且搅拌该混合物48h。在将该混合物倒入水(100mL)和EtOAc(200mL)中后，用水(4x100mL)、0.1M Na2EDTA水溶液(2x100mL)和水(2x100mL)、盐水(100mL)洗涤有机层，在Na2SO4上干燥并蒸发。将残留物进行柱层析(硅胶，在PhMe中的1％至4％EtOAc)以得到标题产物，产物为无色固体。产量为790mg(94％)。1H NMR(CDCl3)：0.26(s，9H)，0.94(s，3H)，1.40-1.71(m，6H)，1.96-2.58(m，7H)，2.86-2.95(m，2H)，7.21-7.30(m，3H)。
3-乙炔基雌酮(2)。在氩气下将三水合四丁基氟化铵(1.23g，3.9mmol)加入到经搅拌的3-(三甲基甲硅烷基乙炔基)雌酮(697mg，1.95mmol)中。在室温下将该混合物搅拌4h并蒸发。将残余物经过柱层析(硅胶，在PhMe中的5％至7％EtOAc)以得到标题产物，产物为灰白色固体。产量为530mg(98％)。1H NMR(CDCl3)：0.94(s，3H)，1.41-1.72(m，6H)，1.95-2.59(m，7H)，2.88-2.96(m，2H)，3.04(s，1H)，7.24-7.33(m，3H)。
3′，5′-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-(雌酮-3-基乙炔基)-2′-脱氧尿苷(3)。通过在真空和氩气之间交替从而使在DMF(10mL)中的3-乙炔基雌酮(61mg，0.215mmol)和3′，5′-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-碘-2′-脱氧尿苷(117mg，0.196mmol)溶液脱气三次。加入四(三苯基膦)钯(23mg，0.02mmol)、碘化铜(I)(4mg，0.04mmol)和三乙胺(0.10mL，0.39mmol)，并且搅拌该混合物48h。在将该混合物倒入水(100mL)和EtOAc(200mL)中后，用水(4x100mL)、0.1M Na2EDTA水溶液(2x100mL)和水(2x100mL)、盐水(100mL)洗涤有机层，在Na2SO4上干燥并蒸发。将残留物进行柱层析(硅胶，在PhMe中的10％EtOAc)以得到标题产物，产物为淡黄色固体。产量为79mg(54％)。1H NMR(CDCl3)：0.85(s，3H)，0.92-1.18(m，28H)，1.33-1.62(m，6H)，1.73-1.81(m，1H)，1.93-2.52(m，8H)，2.84-2.97(m，2H)，3.55-3.84(m，1H)，4.23-4.29(s，2H)，6.14(t，1H，J＝6.6Hz)，7.20(s，1H)，7.32(d，1H，J＝8.25)，7.42(d，1H，J＝8.25)，8.33(s，1H)。
5-(雌酮-3-基乙炔基)-2′-脱氧尿苷(4)。将3′，5′-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-(雌酮-3-基乙炔基)-2′-脱氧尿苷(70mg，0.093mmol)溶解于THF(1mL)中并用三乙胺三氟化氢(46μL，0.28mmol)处理。将该混合物在室温下保持24小时，并通过离心分离形成的沉淀。从THF-MeOH中重结晶该固体，得到无色固体的标题化合物。产量为44mg(94％)。1HNMR(CDCl3)：0.85(s，3H)，1.35-1.64(m，6H)，1.75-1.84(m，1H)，1.93-2.49(m，8H)，2.81-2.97(m，2H)，3.56-3.85(m，3H)，4.23-4.29(s，2H)，6.14(t，1H，J＝6.6Hz)，7.20(s，1H)，7.32(d，1H，J＝8.25)，7.42(d，1H，J＝8.25)，8.34(s，1H)。
b.方法2
Figure A20088001259800241
3’，5’-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-(雌酮-3-基乙炔基)-阿拉伯糖-尿苷(5)。通过在真空和氩气之间交替而将3-乙炔基雌酮(100mg，0.36mmol)和3′，5′-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-碘-阿拉伯糖-尿苷(197mg，0.32mmol)的DMF(7mL)溶液脱气三次。加入四(三苯基膦)钯(38mg，0.032mmol)、碘化铜(I)(7mg，0.064mmol)和三乙胺(0.17mL，0.64mmol)并搅拌该混合物48h。在将该混合物倒入水(100mL)和EtOAc(200mL)中后，用水(4x100mL)、0.1M Na2EDTA水溶液(2x100mL)和水(2x100mL)、盐水(100mL)洗涤有机层，在Na2SO4上干燥并蒸发。将残留物进行柱层析(硅胶，在PhMe中的20％EtOAc)以得到标题产物，产物为浅黄色固体。产量：70mg(29％)。1H NMR(CDCl3)：0.85(s，3H)，0.92-1.17(m，28H)，1.35-1.64(m，6H)，1.74-1.82(m，1H)，1.92-2.49(m，6H)，2.81-2.89(m，2H)，3.66-3.89(m，1H)，3.88-4.16(m，5H)，6.08(d，1H，J＝6.41Hz)，7.17(s，1H)，7.20(d，1H，J＝8.25)，7.33(d，1H，J＝8.25)，7.66(s，1H)，11.7(br.s)。
5-(雌酮-3-基乙炔基)-阿拉伯糖-脱氧尿苷(6)。将3′，5′-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-(雌酮-3-基乙炔基)-阿拉伯糖-尿苷(70mg，0.091mmol)溶解于THF(1mL)中，用三乙胺三氟化氢(44μL，0.27mmol)处理。将该混合物在室温下保持24h，通过离心分离形成的沉淀。产量为41mg(87％)。1H NMR(CDCl3)：0.85(s，3H)，1.31-1.62(m，6H)，1.74-1.83(m，1H)，1.90-2.51(m，6H)，2.80-2.90(m，2H)，3.66-3.89(m，2H)，3.91-4.13(m，6H)，6.08(d，1H，J＝6.41Hz)，7.17(s，1H)，7.20(d，1H，J＝8.25)，7.33(d，1H，J＝8.25)，7.62(s，1H)，11.5(br.s)。
c.方法3
Figure A20088001259800251
3′，5′-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-(芘-2-基乙炔基)-2′-脱氧尿苷(8)。通过在真空和氩气之间交替三次将2-乙炔基芘(345mg，1.53mmol)和3′，5′-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-碘-2′-脱氧尿苷(758mg，1.27mmol)的DMF(10mL)溶液脱气。加入四(三苯基膦)钯(147mg，0.127mmol)、碘化铜(I)(48mg，0.25mmol)和三乙胺(0.35mL，2.54mmol)并搅拌该混合物24h。在将该混合物倒入水(100mL)和EtOAc(200mL)中后，用水(4x100mL)、0.1M Na2EDTA水溶液(2x100mL)和水(2x100mL)、盐水(100mL)洗涤有机层，在Na2SO4上干燥并蒸发。将残留物进行柱层析(硅胶，在CHCl3中的0％至5％EtOAc)以得到标题产物，产物为浅黄色固体。产量为402mg(49％)。1H NMR(CDCl3)：0.90-1.17(m，28H)，2.19-2.34(m，2H)，3.64-3.78(m，2H)，3.84-3.92(m，1H)，4.30-4.37(m，1H)，6.22(t，1H，J＝6.42Hz)，8.09-8.49(m，9H)，8.62(s，1H)，11.8(br.s)。
5-(芘-2-基乙炔基)-2′-脱氧尿苷(9)。将3′，5′-O-四异丙基二硅氧烷-1，3-二基-5-(芘-2-基乙炔基)-2′-脱氧尿苷(200mg，0.29mmol)溶解于THF(1mL)中，并用三乙胺三氟化氢(0.14mL，0.86mmol)处理。将该混合物在室温下保持24h，并滤去沉淀。从EtOH中重结晶该固体，以产生无色固体。产量为74mg(56％)。1H NMR(CDCl3)：2.19-2.34(m，2H)，3.64-3.76(m，2H)，3.84-3.91(m，1H)，4.29-4.34(m，1H)，5.23-5.32(m，2H)，6.22(t，1H，J＝6.42Hz)，8.09-8.48(m，9H)，8.62(s，1H)，11.9(br.s)。
Figure A20088001259800261
5-(苝-3-基乙炔基)-5′-O-特戊酰基-2′，3′-二脱氧尿苷。通过在真空和氩气之间交替三次将5-碘-5′-O-特戊酰基-2′，3′-二脱氧尿苷(442mg，1mmol)和3-苝基乙炔(345mg，1.25mmol)在10mL DMF中的溶液脱气。然后加入Pd(PPh3)4(115mg，0.1mmol)、CuI(38mg，0.2mmol)和Et3N(0.278mL，2mmol)，并再次将烧瓶脱气，使烧瓶充满氩气，然后在环境温度下搅拌该混合物43h。用300mL EtOAc稀释该混合物，用3x200mL水洗涤，用Na2SO4干燥并蒸发。应用0至2％EtOH/CHCl3梯度在硅胶柱上层析，得到层析上均质(Rf0.28，5％EtOH/CHCl3)的产物，其为橙色泡沫(545mg，96％)。1H-NMR(DMSO-d6)：11.85(s，1H，NH)，8.44(d，1H，J7.8)，8.39-8.35(m，3H)，8.32(d，1H，J8.2)(苝基)，8.06(s，1H，H-6)，7.83-7.81(m，2H)，7.69-7.60(m，2H)，7.58-7.53(m，2H)(苝基)，6.00(dd，1H，J1’，2’α6.9J1’，2’β4.6，H-1′)，4.37-4.34(m，1H，H-4′)，4.32-4.26(m，2H，H-5′)，2.42-2.36(m，1H，H-2′)，2.17-2.12(m，1H，H-2′)，2.06-2.00(m，1H，H-3′)，1.90-1.83(m，1H，H-3′)，1.17(s，9H，tBu)。
Figure A20088001259800271
5-(苝-3-基乙炔基)-2′，3′-二脱氧尿苷(ddUYll)。向在80mL MeOH中的5-(苝-3-基乙炔基)-5′-O-特戊酰基-2′，3′-二脱氧尿苷(350mg，0.613mmol)悬浮液中加入固体KOH(310mg，5.517mmol)，将该混合物搅拌过夜。然后用醋酸中和该混合物，在减压下蒸发，与MeOH共蒸发，得到粗产物，然后应用0至3％EtOH/CHCl3梯度在硅胶上层析纯化，得到层析匀质(Rf0.46，37.5％丙酮/CHCl3)的产物，其为橙色固体(130mg，43％)。1H-NMR(DMSO-d6)：11.74(s，1H，NH)，8.76(s，1H，H-6)，8.45(d，1H，J7.7)，8.41-8.38(m，2H)，8.36(d，1H，J 7.7)，8.30(d，1H，J7.7)，7.71-7.54(m，6H)(苝基)，5.99-5.98(m，1H，H-1′)，5.35(br.s，1H，OH)，4.15-4.10(m，1H，H-4′)，3.70(明显的d，1H，H-5′)，3.63(明显的d，1H，H-5′)，2.38-2.31(m，1H，H-2′)，2.17-2.13(m，1H，H-2′)，2.01-1.94(m，1H，H-3′)，1.91-1.86(m，1H，H-3′)。
Figure A20088001259800281
5-(苝-3-基乙炔基)-3’，5’-O-(四异丙基二硅氧烷-1，3-二基)-阿拉伯糖-尿苷。通过在真空和氩气之间交替3次将5-碘-3′，5′-O-(四异丙基二硅氧烷-1，3-二基)-阿拉伯-尿苷(612mg，1mmol)和3-苝基乙炔(373mg，1.35mmol)在10mL DMF中的溶液脱气。然后加入Pd(PPh3)4(115mg，0.1mmol)、CuI(38mg，0.2mmol)和Et3N(0.278mL，2mmol)，并再次将烧瓶脱气，使烧瓶充满氩气，然后在环境温度下搅拌该混合物43h。用300mL CHCl3稀释该混合物，用3x200mL水洗涤，用Na2SO4干燥有机层，在减压下蒸发，并与CHCl3一起再蒸发两次。应用0至3％EtOH/CHCl3梯度在硅胶柱上层析纯化，得到层析上均质(Rf0.6，10％EtOH/CHCl3)的产物，其为橙色泡沫(245mg，32％)。1H-NMR(DMSO-d6)：11.89(s，1H，NH)，8.46(d，1H，J7.3)，8.43-8.34(m，3H)，8.26(d，1H，J 8.2)，7.84(t，2H，J 7.3)(苝基)，7.81(s，1H，H-6)，7.69-7.64(m，2H)，7.57(t，2H，J 7.8)(苝基)，6.12(d，1H，J 6.4，H-I′)，6.12(d，1H，J 6.0，H-2′)，4.39(明显的q，1H，H-4′)，4.14(明显的t，1H，H-3′)，4.08(明显的d，1H，H-5′)，3.93(明显的d，1H，H-5′)，3.75(br.d，1H，OH)，1.07-0.95(m，28H，iPr)。
Figure A20088001259800291
5-(苝-3-基乙炔基)-阿拉伯糖-尿苷(aUYll)。向5-(苝-3-基乙炔基)-3’，5’-O-(四异丙基二硅氧烷-1，3-二基)-阿拉伯糖-尿苷(220mg，0.289mmol)在0.8mL THF中的溶液中加入纯净的Et3N-HF(0.118mL，0.723mmol)，并在环境温度下搅拌混合物12小时。然后，加入少量的甲醇以沉淀产物，过滤并干燥产物。橙色固体(100mg，67％)，Rf 0.30(10％EtOH/CHCl3)。1H-NMR(DMSO-d6)：12.00-11.00(br.s，1H，NH)，8.46(d，1H，J7.7)，8.43-8.38(m，2H)，8.36(d，1H，J 7.7)，8.30(d，1H，J 8.33)(苝基)，8.26(s，1H，H-6)，7.84(t，2H，J 7.0)，7.73(d，1H，J 7.7)，7.69(t，1H，J 7.7)，7.57(t，2H，J7.7)(苝基)，6.07(d，1H，J 3.9，H-I′)，5.77-5.68(br.s，1H)，5.60-5.48(br.s，1H)，5.32-5.20(br.s，1H)(OH)，4.12-4.09(明显的s，1H)，4.03-3.98(明显的s，1H)(H-2′，H-4′)，3.82(明显的d，1H，H-5′)，3.74-3.67(m，2H，H-3′，5′)。
II.两亲性核苷衍生物不抑制HSV-1DNA复制或受感染的细胞释放病毒粒子
核苷或核苷酸衍生物典型地通过靶向病毒DNA聚合酶抑制HS V-1DNA复制。为了鉴定该两亲性核苷衍生物是否抑制病毒DNA复制或病毒基因表达，测试了该两亲性核苷衍生物抑制HSV-1 DNA累积的能力。使Vero细胞假感染(M)或用5噬斑形成单位(PFU)/细胞的野生型HSV-1感染1h，洗涤，并用不含有药物(ND)、含有400μM膦酰乙酸(PAA)或2μM代表性的两亲性核苷衍生物dUYll(11)(图4)的培养基覆盖。感染后1、5、18、24小时(hpi)收集细胞，分离DNA，通过琼脂糖凝胶电泳分解，转移至硝化纤维素膜上，并与6kb BamK HSV-1片段杂交。DNA印迹分析(图1)显示在1、5、18和24hpi时的细胞内病毒DNA水平，dUYll在任何测试时间都不抑制病毒DNA复制。
随后测试了两亲性核苷衍生物抑制感染细胞释放HSV-1病毒粒子的能力。使Vero细胞假感染(M)或用5PFU/细胞的野生型HSV-1感染1h，洗涤，并用不含有药物(ND)、含有400μM膦酰乙酸(PAA)或2μM代表性的两亲性核苷衍生物dUYll(11)的培养基覆盖。在1、5、18或24hpi时收集来自受感染细胞的上清液，分离DNA，通过琼脂糖凝胶电泳分解，转移至硝化纤维素膜上，并与6kb BamK HSV-1片段杂交。DNA印迹分析(图2)显示在1、5、18和24hpi时的细胞外病毒DNA水平。dUYll不抑制病毒HSV-1DNA的释放。基于这些发现，在这些两亲性核苷衍生物的存在下，病毒DNA被复制并且后代病毒粒子从受感染的细胞中释放。
III.该两亲性核苷衍生物抑制成熟病毒粒子的感染性
感染性和噬菌斑测定(图3)揭示了dUYll对病毒感染的抑制特性。在37℃时用2μM dUYll(每个组的左半部分)或用DMSO载体(每个组的右半部分)孵育HSV-1接种物0或5分钟。用0.5、5、50、500、5,000或50,000PFU的经处理的HSV-1感染Vero细胞，如图所示(顶图)，洗涤并用补充有5％胎牛血清(FBS)和2％甲基纤维素(MC)的Dulbecco改良的Eagle培养基(DMEM)覆盖。将最右边的组中展示的样本是用未处理的病毒粒子在不存在dUY 11的情况下感染，并用在补充有2μM dUYll(吸附后)的DMEM-5％FBS中的1％MC覆盖。dUYll抑制病毒感染但是对病毒复制没有影响。
IV.抗病毒的两亲性核苷衍生物的结构-活性关系(SAR)研究
应用结构-活性关系(SAR)研究测试了两亲性、刚性和分子形状对1型单纯疱疹病毒(HSV-1)感染性的效果，所述HSV-1是抗病毒药物发现中的良好模型。图4显示了测试化合物的化学结构和三维结构的正交视图。图5显示了针对不同的两亲性核苷衍生物的浓度绘制的HSV-1感染性线图。在37℃时用0、2、7、20、70或200μM dUY2(黑圆圈)、dUY3(白方格)、dUYll(黑三角)(A)；dUY4(黑三角)、dUY5(黑圆圈)、dUY6(白方格)、dUY8(白圆圈)(B)；或dUY7(白圆圈)、dUY9(黑方格)、dUYl(白三角)、aUY1(黑圆圈)(C)孵育HSV-1KOS(200PFU)5分钟。然后用这样预处理的病毒粒子感染Vero细胞1小时，洗涤，并用补充有5％FBS和2％MC的培养基覆盖。在X-轴标度中的最大值对于(A)是70μM，以及对于(B)和(C)是200μM。在该标度中用dUYll(C)预处理的病毒粒子的百分比感染力与轴太接近了，因此其不是清楚地可见的。误差柱表示3次或更多次实验的范围。在具有刚性平面疏水部分的反转锥形化合物中，疏水部分尺寸的减小降低了活性(dUYll对dUY2、dUY3；图5A)。具有类似尺寸的疏水衍生物的化合物的活性被疏水部分旋转挠性或中的非平面性所减小(dUYll对dUY4、dUY5、dUY6、dUY8；图5A、B)，这种旋转挠性或非平面性减少了反向的锥形状。活性受到连接子或核心疏水部分的两个极性基团的破坏(dUY7、dUY9；图5C)，这将阻止反向锥合适地定位到膜中。活性还被一个极性基团抑制，但是被亲水部分增加的极性所挽回(aUYl对dUYl；图5C)。
两亲性和反向锥形状以及疏水部分的平面性及刚性对于抗病毒活性都是很重要的。
V.对dUY1l针对HSV感染性的活性的表征
图6是显示针对dUYll浓度绘制的HSV-1感染性的线图。在37℃时用0、2、7、20、70、200或700nM dUYll孵育HSV-1KOS(200PFU)5分钟。然后用经这样处理的病毒粒子处理Vero细胞1小时，洗涤，并用补充有5％FBS和2％MC的培养基覆盖。以图形方式计算了抑制50％HSV-1感染性(IC50)的dUYll浓度是20nM。误差柱表示10次实验的范围。dUYl1在低到中等纳摩尔的范围内有活性，展示出20nM的IC50。
图7是显示针对处理时间绘制的HSV-1感染性的线图。在37℃时用20nM(IC50)dUYll孵育HSV-1KOS(200PFU)0、30、60、90、120、180、240或300秒。然后用经这样处理的病毒粒子处理Vero细胞1小时，洗涤，并用补充有5％FBS和2％MC的培养基覆盖。IC50dUYll在220秒内抑制HSV-150％的感染性(图7)。误差柱表示两次实验的范围，但在这一标度内对于大多数数据点是不可见的。
图8是显示针对dUYll浓度绘制的HSV-1感染性的线图。在37℃时用0、2、7、20、70、200或700nM dUYll孵育HSV-1KOS(200PFU)5分钟。然后用经这样预处理的HSV-1病毒粒子感染人包皮成纤维细胞(HFF)(·)或Vero细胞(■)，洗涤，并用补充有5％FBS和2％MC的培养基覆盖。以图形方式计算了在Vero细胞中的IC50是25nM，以及在HFF中是20nM(A)。当用700nM dUYll预处理病毒粒子时，在两个细胞系中的感染力都被完全抑制(B)。误差柱表示3次或更多次实验的范围。如所预期的那样，dUYll处理的病毒粒子对Vero细胞或人包皮成纤维细胞同样地是没有感染性的。
尽管dUYll是保护小鼠免于生殖器感染的强有力的且无细胞毒性的化合物(参见下一节)，但合成并评估了两种其它的基于核苷的化合物。该修饰的化合物被命名为ddUYll和aUYll(参见节I)。针对培养细胞的感染测试了该化合物。ddUYll和aUYll均大致和dUYll一样强有力(表1)，并且也没有细胞毒性。
表1.aUYll、dUYll和ddUYll针对HSV-1对Vero细胞感染力的IC50。
  化合物   IC50(μM)
  aUYll   0.075
  dUYll   0.050
  ddUYll   0.045
VI.dUYll具有大于7,500的安全指数并且没有大的抑制细胞的效果。
两个系列实验揭示了dUYll不具有细胞毒性或抑制细胞的效果。在第一个系列中，在总共72小时的处理中，仅在第30小时时替换掉补充有dUYll的新鲜培养基。然而，后来发现dUYll定位于原生质膜(图9)。因此在每一细胞复制周期后，每一原生质膜上的dUYll分子数就减半。因此重复细胞毒性分析，但是在总共72小时的总暴露期间，每24小时(大约为这些细胞的加倍时间)添加含有dUYll的新鲜培养基。
图10是显示了针对暴露于dUYll时间绘制的相对细胞数的线图。假感染Vero细胞1小时，洗涤，并用含有0(■)、7(▲)、20(·)、70(□)或150(Δ)μM dUYll的培养基覆盖。在培养基中150μM不能长期稳定。每24小时用补充有0、7、20、70或150μM dUYll的新鲜培养基更换培养基(由向上的黑色箭头指示)。在24、48和72小时时通过台盼兰排除计数有活力的和无活力的细胞。在所有的时间对于所有的样本，无活力的细胞少于细胞总数的4％。误差柱表示来自一个实验的重复样本的范围，除了(*)之外，此时它们表示来自一个实验的一个样本的重复计数范围。即使在高于其IC507,500倍的浓度时，dUYll也不具有细胞毒性且仅有温和的抑制细胞作用。因此该安全指数大于7,500，但是该值不能被计算，因为在dUYll被均质地分散于培养基中的浓度(达到70,000nM)时，或甚至在更高的浓度(150,000nM)时，也不能达到50％的细胞毒性。
VII.两亲性核苷衍生物抑制病毒进入，而不是结合。
在感染之前用两亲性核苷衍生物预处理HSV-1病毒粒子抑制了感染力。这些核苷因此可能例如通过阻止病毒粒子与细胞结合而抑制HSV-1感染力。备选地，它们可能破坏细胞外病毒粒子(即具有杀病毒活性)。裂解的病毒粒子不与细胞结合。评估了用dUYll预处理的HSV-1病毒粒子的结合。图11是显示了HSV-1结合(A)和感染力(B)的柱状图和照片。在平行研究中，在37℃时用没有药物(白色柱)、7μM dUYll(条纹柱)、或100μg/ml肝素(黑色柱)预处理[35]S-甲硫氨酸放射标记的(在2.5x105PFU中约4x105cpm)(A)或未放射标记的HSV-1 KOS(B)5分钟。然后将该样本在冰上冷却。在没有补充药物、补充有7μM dUYll或100μg/ml肝素的冰冷无血清培养基中稀释(1∶20，1∶100)接种物。在4℃用这样预处理的病毒粒子感染Vero细胞1小时，用冰冷的无血清培养基洗涤3次并裂解。通过液体闪烁量化结合的病毒粒子。误差柱表示3次实验的范围(A)。基于这些结果，7μM dUYll确实废除了感染力(图11B)，但是没有抑制病毒粒子的结合(图11A)。
接下来评估了dUYll影响高亲和力结合的能力。
图12是显示通过递增肝素的浓度HSV-1竞争与细胞结合的线图。在37℃时用7μM dUYll(■)、或无药物(·)预处理[35]S-甲硫氨酸放射标记(在2.5x105PFU中约3.5x105cpm)5分钟。在冰上冷却接种物，并用冰冷的有或没有7μM dUYll的无血清培养基稀释(1∶10)。在吸附至Vero细胞上15分钟后，洗去未结合的病毒粒子。然后用补充有0至1,000μg/ml肝素的培养基进一步洗涤结合的病毒粒子1小时，以移除仅通过低亲和力结合的那些病毒粒子。然后通过液体闪烁量化被这些洗涤剥离的病毒粒子。误差柱表示两次实验的范围。肝素不能如与未处理的HSV-1病毒粒子那样有效地与用7μM dUYll预处理的HSV-1病毒粒子的结合竞争，表明前者大多数通过高亲和力结合吸附(图12)。因此，dUYll不是杀病毒的，并且也不阻断低或高亲和力结合。因此，两亲性核苷衍生物抑制高亲和力结合和病毒DNA复制之间的步骤。
然后研究了dUYll对HSV-1进入的影响。可通过几种方法评估HSV进入，包括评估VP16进入感染的细胞。VP16是活化HSV立即早期(IE)基因转录所需要的仅有的HSV病毒粒子蛋白。因此，可以在含有红色荧光蛋白(RFP)报告基因的细胞中评估VP16进入，其中所述的RFP报告基因被重组至处在HSV-1 IE启动子控制之下的它们的细胞基因组中。感染后RFP的表达表明VP16到达了核。因此，其也表明HSV进入了该细胞。
图13显示了在Vero细胞中红色荧光蛋白表达的代表性图(A)和定量(B)，其中所述的Vero细胞含有重组至处在HSV-1ICPO IE启动子的控制之下的它们细胞基因组中的红色荧光蛋白(RFP)报告基因。将用DMSO载体(左边的组)或2μM dUYll(右边的组)预处理的HSV-1 KOS病毒粒子感染细胞。在图13A中，在24hpi时，通过荧光(顶图)或可见光(底图)可看到细胞。在图13B中，用没有药物或用dUYll预处理的经UV灭活的HSV-1 KOS病毒粒子感染的荧光细胞的量化(从来自作为7个实验的代表一个实验的具有类似细胞密度的两个显微视野中计数)。
在HSV-1 IE启动子控制下表达RFP并用经2μM dUYll(比不能抑制结合的浓度低3.5倍)预处理的HSV-1病毒粒子感染的细胞不产生能被检测的荧光(图13)。因此，dUYll抑制高亲和力结合之后但病毒进入之前的步骤。在它们之间唯一已知的步骤是在病毒包膜和细胞膜之间的融合。
VIII.两亲性核苷衍生物抑制几种在其它方面不相关的包膜病毒的感染力
为了测试dUYll的靶在具有某些保守糖蛋白的病毒中是否是保守的，我们在两个2型HSV(HSV-2)株中测试了dUYll活性。第一个是临床分离物以及另一个是适应实验室的病毒株(分别为病毒株186和病毒株333)。为了测试dUYll的靶是否在仅远距离相关的有包膜的病毒中是保守的，在水疱性口炎病毒(VSV)和辛德毕斯病毒(SIN)中测试了dUYll活性。VSV和SIN是不具有已知的对HSV-1或2保守的糖蛋白的RNA病毒。VSV和SIN的糖蛋白也识别与在HSV-1或2中的那些不同的受体。VSV的G-蛋白识别并结合特定的脂质，磷脂酰丝氨酸，而SIN糖蛋白与高亲和结合层粘联蛋白受体，一种普遍存在的表面蛋白。与HSV-1或-2相反，VSV和SIN通过在低pH诱导的它们融合糖蛋白中的构象改变后与内涵体膜融合而被内在化。这些构象改变暴露了融合肽，后者随后被插入到靶膜中并诱发病毒包膜和细胞膜之间的融合。
图14是显示了针对dUYll的浓度绘制的HSV-1株KOS(·)、HSV-2株186(■)、HSV-2株333(□)、VSV(▲)或SIN病毒(Δ)的感染力的线图。在37℃时用0、0.007、0.02、0.07、0.2、0.7或2μM dUYll孵育病毒粒子(200PFU)5分钟。然后用这样处理的病毒粒子感染Vero细胞1小时，洗涤，并用补充有5％FBS和2％MC的培养基覆盖。以图形方式计算的IC50是：对于VSV，6nM；对于HSV-1，24nM；对于HSV-2株186，49nM；对于SIN，58nM以及对于HSV-2株333，65nM。误差柱表示两次或多次实验的范围。dUYll以与针对HSV类似的IC50抑制两个HSV-2株的感染性(图14)，表明dUYll的靶在具有保守糖蛋白和包膜脂质组成的病毒中是保守的。其还以类似的IC50抑制远相关的包膜病毒，表明dUYll的靶在具有非保守的包膜蛋白的病毒中也是保守的。因此，dUYll抑制在其它不相关的包膜病毒间保守的病毒融合步骤。由于dUYll阻止不相关包膜病毒的进入，但是不抑制高亲和力结合，因此认为dUYll的靶子是包膜和细胞脂质膜双层之间的融合。
IX.两亲性核苷衍生物的主要靶子是病毒包膜，而不是细胞膜
病毒内在化需要两个脂双层膜，即病毒包膜和细胞膜之间的融合。当用dUYll预处理病毒粒子时，病毒感染力被抑制，因此表明病毒包膜是靶子。然而，细胞膜也可能是靶子。在这种情况下，dUYll预处理的病毒粒子将把药物递送至原生质膜中的靶位点。然后，预处理的细胞应该比预处理的病毒粒子更有效地抑制感染。
进行了测试以确定dUYll是否优选地靶向病毒包膜或细胞膜。图15是显示针对dUYll浓度绘制的HSV-1KOS感染性的线图。在37℃时用0、0.002、0.007、0.02、0.07、0.2、0.7、2、7、20或70μM dUYll温育HSV-1KOS(200PFU)5分钟。然后用经这样预处理的病毒粒子感染Vero细胞1小时，洗涤，并用补充有5％FBS和2％MC的培养基覆盖(■)。备选地，用未处理的接种物感染未处理的Vero细胞(▲)或在37℃时用0、2、7、20或70μM dUYll预处理达60分钟的Vero细胞(·)。然后用补充有5％FBS和2％MC并补充有0、2、7、20或70μM dUYll的培养基覆盖未预处理的感染细胞。以图形方式计算了IC50为：对于病毒粒子预处理是20nM(在这些标度中不可见)，以及对于细胞预处理是5.4μM(A)。最大抑制对于病毒粒子预处理是100％，而对于细胞预处理是75％(B)。误差柱表示三次或更多次实验的范围。
只有当在感染前预处理病毒粒子时，才能完全地抑制病毒感染性(IC50，20nM-图15)。相比之下，预处理细胞减少了HSV-1感染性，但仅达75％并且是在270倍更高的浓度时(IC50，5.4μM)。与图3中显示的结果一致，用未处理的病毒粒子感染后用dUYl 1处理细胞对HSV-1复制没有效果。这些结果表明两亲性核苷衍生物主要靶向的膜是病毒包膜并且进一步证实了这些化合物不抑制病毒复制。
X.两亲性核苷衍生物抑制了由处理过的细胞所产生的病毒粒子的感染性
如果两亲性化合物能够将它们自己插入到细胞膜以及病毒膜上，则它们也能够抑制由处理过的细胞所产生的后代病毒粒子的感染性。图9显示了用dUYll处理并用膜染料(PKH26)复染的假感染的细胞。dUYll确实分散至原生质和细胞内膜上，尽管在丝足上不存在，这表明dUYll不阻断膜运输。因此由经感染并在感染后用所述化合物处理的细胞所产生的病毒粒子应该不如由未经处理的细胞所产生的病毒粒子那么有感染力。图16A是显示了通过用两亲性核苷衍生物处理24小时的细胞所产生的病毒粒子的感染力减少的线图，并且其是针对药物浓度绘制的。用HSV-1KOS在3PFU/细胞的感染复数(MOI)感染Vero细胞。移除病毒接种物后，用0、0.125、0.25、0.5、0.75、1、1.05、1.5、1.75或2μM dUYll处理感染的细胞。在24hpi后收集细胞，并且通过标准噬菌斑测定来评估病毒感染力。误差柱代表3次或更多次实验的范围。在dUYll的存在下产生的病毒粒子的感染力比由未处理的细胞产生的那些低8个数量级(图16A)。然后重复了该实验，但是将感染细胞暴露于dUYll的时间限制为1小时，在移除病毒接种物后立即进行(图16B)。然后用HSV-1感染细胞，并且在包膜糖蛋白表达之前添加dUYll至感染的细胞仅1小时。然后在没有药物的情况下温育经感染的细胞22h，然后评估后代病毒粒子的感染性。从dUYll处理的细胞芽生的病毒粒子的感染力比从未处理的细胞中芽生的那些低6个数量级(图16B；IC50，3.9μM)。因此，dUYll与预先存在的细胞因子相互作用，所述细胞因子被整合到病毒粒子中，例如膜脂质。
dUYll对由感染的细胞所产生的病毒感染力的效果取决于感染病毒对常规抗病毒药物是敏感的(即，野生型)还是耐药的。dUYll对由感染有野生型、阿昔洛韦或膦酰乙酸抗性的HSV-1抗性株(分别是缺失胸苷激酶TK株或PAAr5株)的细胞产生的病毒粒子感染力有同等重要的抑制效果。
图17是显示了由用不同药物处理的细胞所产生的病毒粒子病毒感染力(或病毒滴度)减少的线图，并且其是针对ACV、PAA或dUYll的浓度绘制的。用3PFU/细胞的WT(·)、ACV-(▲)或PAA-抗性的(■)HSV-1感染Vero细胞1h，洗涤，并用含有(A)0、2.5、5、10、25或50μM ACV，(B)0、25、50、100、250或500μg/ml PAA，或(C)0、0.5、1.05、2或10μM dUYll的培养基覆盖。24h后收集细胞，通过标准噬菌斑测定评估病毒的感染力(或病毒滴度)。通过将由用不同药物处理的细胞所产生的病毒粒子的感染力除以由未处理的细胞产生的病毒粒子的感染力来计算病毒感染力(或病毒滴度)的减少。误差柱代表两次实验的范围。
这些实验进一步证实了两亲性核苷衍生物不像多数其它核苷衍生物那样靶向HSV-1 TK或病毒DNA聚合酶(PAA的靶)的焦磷酸盐结合部位。
XI.两亲性核苷衍生物的体内分析
为了确定本文描述的两亲性核苷衍生物是否抑制病毒传播，应用了感染有性传播病毒HSV-2的模型阴道。用103或3x103个暴露于70μMdUYll或载剂的感染性HSV-2病毒粒子阴道感染由5只小鼠组成的组(图18A-E和图19A-B)。图18A-E显示了用暴露于载体(白色方格)或dUYll(黑色方格)的1,000(虚线)或3,000(实线)个感染性HSV-2病毒粒子感染的小鼠的病毒脱落、平均临床得分或相对重量、症状和死亡累积数。图19A-B显示了所有感染小鼠的阴道、会阴区域和肛门的照片。图19A显示了用3,000个暴露于载体(左边的组)或dUYll(右边的组)的感染性HSV-2病毒粒子感染的小鼠。图19B显示了用1,000个暴露于载体(左边的组)或dUYll(右边的组)的感染性HSV-2病毒粒子感染的小鼠。所有感染了暴露于载体的病毒粒子的小鼠均在感染后第2和第4天之间脱落～104感染性病毒，并且在第8天降低了水平，以及展示了明显的感染临床症状(图18A-D)。所有5只感染有3x103个感染性病毒，以及3只感染有103个感染性病毒的小鼠由于严重疾病而必须在第7至9天被处以安乐死(图18E和图19A-B)。在10只感染有103个或3x103个暴露于dUYll的病毒粒子的小鼠中，没有一只脱落可检测的感染性病毒或显示感染的临床症状。因此，dUYll保护阴道不被HSV-2感染。
在这一申请全文中，参考了许多出版物。再此通过引用将这些出版物的公开内容全文引入本文，以更完整地描述本文描述的化合物、组合物和方法。
可对本文描述的化合物、组合物和方法进行各种修改和变形。在考虑了本说明书并实践本文公开的化合物、组合物和方法后，本文描述的化合物、组合物和方法的其它方面是显而易见的。预期该说明书和实施例被认为是示范性的。

Claims (30)

1.包括式I的化合物或其药学上可接受的盐或酯
X-L-Y    I
其中X包括糖的残基；
L包括连接子，其中该连接子包括平面亲水基团；以及
Y包括平面疏水基团，其中Y直接或间接地连接到L，
其中X-L不是脱氧尿苷或其衍生物的残基。
2.权利要求1的化合物，其中所述的糖包括单糖或二糖。
3.权利要求1的化合物，其中所述的糖包括阿拉伯糖。
4.权利要求1的化合物，其中所述的连接子包括嘌呤或嘧啶的残基。
5.权利要求1的化合物，其中所述的连接子包括羟基化的芳基或其衍生物。
6.权利要求1的化合物，其中Y包括芳基。
7.权利要求6的化合物，其中所述芳基包括取代的或未取代的稠合芳香基团。
8.权利要求1的化合物，其中所述化合物包括式II或其衍生物
Figure A2008800125980002C1
其中Z1、Z2和Z3独立地为H或OH；
L包括嘌呤或嘧啶；以及
Y包括芳基。
9.权利要求1的化合物，其中所述化合物包括式IIIA或IIIB
其中Z1、Z2和Z3独立地为H或OH，并且Y包括芳基。
10.权利要求9的化合物，其中Y包括包含3个或更多个芳基环的稠合芳基。
11.权利要求9的化合物，其中所述芳基包括以下结构：
其中所述的芳基是取代的或未取代的。
12.权利要求9的化合物，其中所述的化合物具有式IIIA，Z1是OH，Z2和Z3是氢，并且Y是具有下式的芳基
Figure A2008800125980004C1
其中该芳基是被取代的或未取代的。
13.权利要求9的化合物，其中所述的化合物具有式IIIA，Z1、Z2和Z3是氢，并且Y是具有下式的芳基
其中该芳基是被取代的或未取代的。
14.权利要求9的化合物，其中所述的化合物具有式IIIA，Z1和Z3是OH，Z2是氢，并且Y是具有下式的芳基
Figure A2008800125980004C3
其中该芳基是被取代的或未取代的。
15.包括权利要求1的化合物和药学可接受的载体的药物组合物。
16.权利要求15的组合物，其中所述的组合物包括局部用组合物。
17.预防病毒感染细胞的方法，包括使病毒与包括式I的化合物或其药学上可接受的盐或酯接触
X-L-Y    I
其中X包括糖的残基；
L包括连接子，其中该连接子包括平面亲水基团；以及
Y包括平面疏水基团，其中Y直接或间接地连接到L。
18.权利要求17的方法，其中所述病毒包括1型或2型单纯疱疹病毒(HSV-1、HSV-2)、痘病毒、流感病毒、HIV、人T细胞白血病病毒(HTLV)、埃-巴二氏病毒(EBV)、人巨细胞病毒(HCMV)、卡波西肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)、水痘-带状疱疹病毒(VZV)、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、痘病毒、伊波拉病毒、马尔堡病毒、副流感病毒、人呼吸道合胞病毒、亨德拉病毒、尼帕病毒、腮腺炎病毒、麻疹病毒、汉坦病毒、布尼亚病毒、裂谷热病毒、沙粒病毒、包括辛诺柏病毒、狂犬病病毒、东方脑炎病毒、西方脑炎病毒和委内瑞拉脑炎病毒、西方尼罗河病毒、黄热病毒、登革病毒、日本脑炎病毒和圣路易脑炎病毒、冠状病毒(例如，SARS病毒)或风疹病毒。
19.权利要求17的方法，其中所述的病毒是包膜病毒。
20.预防病毒感染主体的方法，包括向该主体给药有效量的包括式I的化合物或其药学上可接受的盐或酯
X-L-Y    I
其中X包括糖的残基；
L包括连接子，其中该连接子包括平面亲水基团；以及
Y包括平面疏水基团，其中Y直接或间接地连接到L。
21.权利要求20的方法，其中将所述化合物应用到感染部位或潜在的感染部位。
22.权利要求21的方法，其中将所述化合物局部地应用到主体的感染部位。
23.权利要求20的方法，其中所述病毒来自性传播病毒。
24.权利要求20的方法，其中所述病毒来自呼吸道疾病。
25.治疗被病毒感染的主体的方法，包括给药有效量的包括式I的化合物或其药学上可接受的盐或酯
X-L-Y    I
其中X包括糖的残基；
L包括连接子，其中该连接子包括平面亲水基团；以及
Y包括平面疏水基团，其中Y直接或间接地连接到L。
26.权利要求25的方法，其中以口服方式向主体给药所述化合物。
27.权利要求25的方法，其中以非肠胃外方式向主体给药所述化合物。
28.预防环境中的病毒感染主体的方法，包括用包括式I的化合物或其药学上可接受的盐或酯净化环境
X-L-Y    I
其中X包括糖的残基；
L包括连接子，其中该连接子包括平面亲水基团；以及
Y包括平面疏水基团，其中Y直接或间接地连接到L。
29.灭活病毒的方法，包括使待灭活的病毒与包括式I的化合物或其药学上可接受的盐或酯接触：
X-L-Y    I
其中X包括糖的残基；
L包括连接子，其中该连接子包括平面亲水基团；以及
Y包括平面疏水基团，其中Y直接或间接地连接到L。
30.权利要求29的方法，其中可将所述灭活的病毒作为疫苗向主体给药。
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