研制抗真菌藥物

隨著上三大致病真菌基因組序列測序的完成，抗真菌藥物研究也進入了后基因組時代。真菌基因組學、蛋白質(zhì)組學、生物信息學和結構生物學等多學科的相互交叉滲透，有望能夠發(fā)現(xiàn)和確證真菌所*的藥物作用靶標，再采用計算機輔助藥物設計技術開展合理藥物設計，結合以組合化學技術快速大量合成和以高通量篩選技術快速準確篩選，有望能夠大大加快發(fā)現(xiàn)特異性強、毒副作用低、無交叉耐藥性的新型抗真菌藥物的速度。

隨著深部真菌感染率的不斷升高和現(xiàn)有抗真菌藥物耐藥性的日趨嚴重，上對廣譜、高效、低毒的新型抗真菌藥物的需求日益迫切，僅僅依靠對現(xiàn)有藥物進行大量的結構修飾來發(fā)現(xiàn)新型抗真菌藥物已遠遠不能滿足需要。近年來，分子生物學、結構生物學、計算化學和組合化學等學科得到飛速發(fā)展，給新藥研究領域帶來了革命性的突破。這些新技術已經(jīng)開始應用于抗真菌新藥的研究，并取得了一定成功，大大加快了發(fā)現(xiàn)抗真菌新藥的速度。

■組合化學

組合化學技術的發(fā)展與成熟使得在短時間內(nèi)合成大量化合物成為可能，將組合化學技術應用于新藥研究，無疑會提高發(fā)現(xiàn)先導化合物的數(shù)量和速度。近年來，組合化學技術開始應用于抗真菌藥物研究，并在抗真菌先導化合物的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化方面取得了一定成功。通過組合化學技術發(fā)現(xiàn)新型抗真菌先導化合物的基本思想是：挑選具有潛在抗真菌活性的起始模板結構，在此基礎上設計具有結構多樣性的組合庫，然后采用固相合成技術迅速合成組合庫中的化合物，后進行抗真菌活性篩選。目前研究較多的抗真菌起始模板結構主要集中在以下四個領域：具有抗真菌活性的天然產(chǎn)物、雜環(huán)類化合物、多肽類化合物和抗真菌寡核苷酸。

國外課題組以4－甲?；溥驗槠鹗寄０褰Y構，設計了7個結構類型的1H－咪唑－4－甲基氨基磺?；〈衔锝M合庫，采用固相合成技術合成組合庫中數(shù)千個化合物，從5個結構類型中都發(fā)現(xiàn)了體外抗真菌活性很強的先導化合物。與依靠經(jīng)典的藥物結構修飾來提高抗真菌活性的方法相比，采用組合化學技術發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化抗真菌先導化合物可降低成本，并大大提高了發(fā)現(xiàn)新藥的效率。

■真菌基因組學和蛋白質(zhì)組學

近年來，真菌基因組學的研究得到了飛速發(fā)展。截至2001年，上三大致病真菌（白色念珠菌、煙曲霉菌和新型隱球菌）的基因組序列已完成測序，這給新型抗真菌藥物研究帶來了革命性的突破。通過生物信息學技術，可在不同種屬真菌基因序列和人類基因序列間進行比較分析研究，從而能發(fā)現(xiàn)人類所沒有的而在不同種屬真菌中保守的基因，再深入了解這些基因的功能，由此發(fā)現(xiàn)功能性基因。蛋白質(zhì)組學的飛速發(fā)展可在短時間內(nèi)將這些功能基因翻譯的蛋白進行表達和純化，然后對這些蛋白的生物學功能進行分析研究，從中尋找抗真菌藥物作用的靶標?；谶@些新靶標進行藥物設計，有望能夠發(fā)現(xiàn)具有廣譜抗真菌活性、毒副作用低、無交叉耐藥性的抗真菌新藥。

■計算機輔助藥物設計技術

隨著分子生物學和結構生物學的飛速發(fā)展，將會有越來越多的抗真菌藥物作用靶標的三維結構被測定。即使目前有些靶標的三維結構還難以測出，也可通過同源模建方法建立其三維分子模型。基于抗真菌藥物作用靶酶的三維結構信息，運用分子對接、虛擬高通量篩選和全新藥物設計等技術，可設計出與靶酶特異性結合的全新抗真菌先導化合物，然后對先導化合物進行結構優(yōu)化，有望能發(fā)現(xiàn)具有全新作用機制、全新結構類型的抗真菌新藥。

第二軍醫(yī)大學藥學院通過同源模建方法模建了氮唑類抗真菌藥物作用靶酶——羊毛甾醇14α－去甲基化酶的三維結構，并闡述了與血紅素輔基作用的殘基、與電子供體作用和參與電子傳遞的殘基、底物進出通道殘基和活性位點殘基。選用4種結構類型的15個氮唑類抗真菌藥物，以活性類似物法搜尋藥效構象，并將各化合物以藥效構象對接到白色念珠菌羊毛甾醇14α－去甲基化酶活性部位，詳細探討了唑類抗真菌藥物與靶酶的作用模式。在此基礎上，基于羊毛甾醇14α－去甲基化酶的活性位點進行新型抑制劑先導結構的設計。首先采用InsightII/Bin-dingSiteAnalysis模塊詳細分析了靶酶活性位點的空穴大小，然后應用Insigh-tII/MCSS模塊分析了活性位點的各種力場分布，在此基礎上通過InsightII/ludi模塊設計得到了4個先導化合物。設計合成的4個先導化合物對測試的8種人類致病真菌都有抑菌效果，為*報道的一類新結構類型的抗真菌化合物。經(jīng)進一步抑酶活性實驗證實，這4個先導化合物確為羊毛甾醇14α－去甲基化酶抑制劑，而且與氟康唑是競爭性抑制關系。設計的新型抗真菌化合物只謀求與真菌羊毛甾醇14α－去甲基化酶活性位點殘基通過非共價鍵可逆結合，避開了氮唑類藥物由于與蛋白質(zhì)血紅素輔基結合而造成的在真菌和人的靶酶之間缺乏選擇性的問題。