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新型核苷类似物的设计、合成及抗病毒活性研究

作　者: 李文军
导　师: 刘新泳
学　校: 山东大学
专　业: 药物化学
关键词: 抗病毒核苷类似物聚乙二醇硫代嘧啶核苷 1,2,4-噻二嗪
分类号: R96
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

病毒感染类疾病肆虐全球,据不完全统计,在人类传染病中,病毒性感染高达60%-65%,远远超过细菌感染(15%),它能引起艾滋病,各种类型肝炎和疱疹病毒感染等多种疾病,严重危害人类的健康和生命。因此作为一个全球性公共卫生问题,开发和研制新型抗病毒治疗的药物显得尤为重要。在目前己上市的及应用于临床的抗病毒药物中,核苷类化合物占半数以上,在抗病毒治疗中具有相当重要的地位。然而由于核苷类药物普遍具有毒性大,体内半衰期短,且应用时易诱发耐药株等缺陷,使临床应用受到很大限制。因而研发高效、低毒且不易产生耐药的新型核苷类似物有非常重要的意义。本论文在大量文献调研的基础上,分别从大分子前药修饰和核苷中碱基结构改造两个方面设计了两种新型的核苷类化合物,并对所合成化合物进行了结构认证,并针对所合成化合物的特点对其进行了相应的体内释放及体外活性研究。一、聚乙二醇(PEG)修饰齐多夫定(AZT)前药设计：针对抗HIV药物齐多夫定半衰期短,口服生物利用度差,毒性大易耐药等缺陷,采用不同分子量单甲氧基醚聚乙二醇(mPEG,分子量为750Da,2k,5k和10k Da)修饰齐多夫定(AZT),合成了一系列不同分子量的AZT大分子前药mPEG750-AZT (2a), mPEG2k-AZT (2b), mPEG5k-AZT (2c)和mPEG10k-AZT (2d),并对其进行了飞行时间质谱(MALDI-TOF),1H核磁共振谱(NMR)及红外光谱(FT-IR)的结构认证。对所合成化合物进行了体外释放,大鼠体内药代动力学及体外抗HIV活性的研究。研究结果表明所有化合物在体外释放中都表现出了很好的稳定性。在大鼠体内的药动学中,所有化合物的半衰期(T1/2)相对于原药都有明显的延长,特别是化合物mPEG750-AZT (2a)其半衰期T1/2达到了AZT的2.3倍,而口服生物利用度也增加到了AZT的224%。在体外MT-4细胞中测试抗HIV活性的结果表明所有化合物对HIV病毒表现出很好的抑制活性和较低的毒性,其中化合物2a的抗野生病毒株HIV-1和HIV-2的活性分别达到了0.11和0.090μmol/L,明显的高于其他大分子缀合物,而它的浓度直到110μmol/L仍未表现出明显的毒性。总之,聚乙二醇修饰是一种有效可行的缓释前药设计,其中分子量为750Da的mPEG修饰的AZT前药mPEG75o-AZT (2a)在体外体内的测试中均表现出了明显的优势,是一个值得进一步研究和具有开发潜力的大分子前药。二、新型噻二嗪碱基核苷类似物研究：根据碱基配对原则中氢键与碱基结构改造的关系,本论文设计并合成了一系列新型1,2,4-噻二嗪碱基无环膦酸核苷类类似物。并对其进行了质谱及’H核磁共振谱图的认证,并对个别代表性化合物进行了13C核磁共振谱图分析。为了评价所合成化合物的构效关系,我们对所合成化合物分别进行了体外抗乙肝病毒活性(HBV)研究和体外抗HIV活性的研究。在体外抗乙肝病毒活性中,采用HepG2.2.15肝癌细胞株测试化合物对乙肝表面s抗原(HBsAg)和e抗原(HBeAg)的抑制作用。结果显示1,2,4-噻二嗪碱基核苷类却对HBeAg的抑制作用更好。其中化合物7f1抑制HBeAg的活性(IC50为25.54μmol/L)与对照药阿德福韦酯相当(IC50为25.16μmol/L),其对乙型病毒肝炎的治疗指数(SI=4.01)明显高于同系列其他化合物。而且,7f1也表现出比其他同类化合物较小的毒性,是一个具有进一步研究价值的化合物。另外,值得注意的是,该系列碱基结构新颖,与天然碱基区别较大,但是均保留了一定的抗乙肝病毒活性,为进一步探讨拥有类似碱基结构的核苷类似物的提供了依据。所合成化合物的体外抗HIV病毒活性由比利时鲁汶(Leuven)大学Rega研究院微生物与免疫学研究所测试,目前该活性尚在测试中。三、新型硫代嘧啶碱基核苷类似物研究：根据先导化合物苯硫基取代嘌呤核苷类似物阿拉福韦(MCC-478)的结构特点,本论文设计并合成了一系列新型硫代嘧啶无环膦酸核苷类似物。并对其进行了质谱及1H核磁共振谱图的认证,并对个别代表性化合物进行了13C核磁共振谱图及碳氢远程相关谱(HMBC)分析。为了评价所合成化合物的构效关系,我们对所合成化合物分别进行了体外抗乙肝病毒活性(HBV)研究和体外抗HIV活性的研究。在体外抗乙肝病毒活性中,采用HepG2.2.15肝癌细胞株测试化合物对乙肝表面s抗原(HBsAg)和e抗原(HBeAg)的抑制作用。结果显示该类化合物对HBsAg的抑制作用优于对HBeAg的抑制作用。其中以炔丙基硫取代的一类嘧啶核苷类似物(化合物4d,5d,6d1,6d2,6d3)表现出了优于其他硫取代嘧啶核苷化合物的抗乙肝病毒活性,尤其是化合物6d1,6d2,6d3,他们抑制HBsAg的IC50分别为12.01,14.55和14.98μmol/L,抗HBV活性明显的高于对照药拉米夫定和阿德福韦酯(IC50分别为27.20和26.92μmol/L),是一类值得进一步探讨的新型核苷类结构,同时也为我们以后的核苷结构修饰提供了一定的指导作用。所合成化合物的体外抗HIV病毒活性由比利时鲁汶(Leuven)大学Rega研究院微生物与免疫学研究所测试,目前该活性尚在测试中。本论文采用mPEG大分子前药修饰和碱基改造两种途径对核苷类新型抗病毒化合物进行研究,分别发现了相应的优势核苷类型,为进一步发现新的抗病毒核苷类药物奠定了基础。同时拥有1,2,4-噻二嗪全新碱基结构的核苷类似物也为未来的核苷修饰提供了新的思路。

全文目录

中文摘要  8-11
Abstract  11-14
第一章前言  14-49
  第一节病毒性疾病现状及核苷类抗病毒药物  14-20
    1. 艾滋病及抗艾滋病毒(HIV)核苷类药物  14-17
    2. 乙型肝炎和抗乙肝的核苷类药物  17-19
    3. 其他病毒类疾病及相应的核苷类药物  19-20
  第二节核苷类似物的结构修饰  20-49
    1. 大分子载体前药  21-29
    2. 碱基的修饰  29-36
    3. 糖基的修饰  36-49
第二章聚乙二醇(PEG)修饰齐多夫定(AZT)前药设计  49-81
  第一节课题设计  49-51
  第二节齐多夫定的聚乙二醇缀合物mPEG-AZT的合成  51-60
    1. 仪器与试剂  51-52
    2. 实验路线及目标化合物的合成  52-55
    3. 合成及化合物结构确证的结果与讨论  55-60
  第三节 mPEG-AZT体外释药动力学研究  60-68
    1. 材料和仪器  60-61
    2. 实验方法与结果  61-68
  第四节 mPEG-AZT的抗HIV活性测定  68-71
    1. 测试原理  68
    2. 测试材料和方法  68-69
    3. 测试结果分析与讨论  69-71
  第五节 mPEG-AZT的体内药代动力学研究  71-80
    1. 材料和仪器  71-72
    2. 实验方法与结果讨论  72-80
  小结  80-81
第三章新型噻二嗪碱基核苷类似物的设计、合成与抗病毒活性研究  81-96
  第一节课题设计  81-84
  第二节新型1,2,4-噻二嗪碱基核苷类似物的合成  84-90
    1. 仪器与试剂  84
    2. 目标化合物的合成  84-88
    3. 化合物结构确证  88-90
  第三节体外抗HBV活性研究  90-93
    1. 试验原理  90
    2. 实验方法  90-91
    3. 抗乙肝活性结果及讨论  91-93
  第四节体外抗HIV病毒活性的测试  93-95
    1. 测试原理  93-94
    2. 测试材料和方法  94-95
    3. 活性测试结果  95
  小结  95-96
第四章新型硫代嘧啶核苷类似物的设计、合成与体外抗病毒活性研究  96-117
  第一节课题设计  96-98
  第二节新型硫代嘧啶核苷类似物的合成  98-110
    1. 仪器与试剂  98
    2. 目标化合物的合成  98-107
    3. 合成及结构确证讨论  107-110
  第三节体外抗HBV活性研究  110-114
    1. 试验原理  110
    2. 实验方法  110-111
    3. 抗HBV活性结果及讨论  111-114
  第四节体外抗HIV病毒活性的测试  114-115
    1. 测试原理  114
    2. 测试材料和方法  114-115
    3. 活性测试结果  115
  小结  115-117
第五章总结与展望  117-120
  第一节全文总结  117-118
    1. 文献综述  117
    2. 聚乙二醇(PEG)修饰齐多夫定(AZT)前药设计  117
    3. 新型噻二嗪碱基核苷类似物的设计、合成与抗病毒活性研究  117-118
    4. 新型硫代嘧啶核苷类似物的设计、合成与体外抗病毒活性研究  118
  第二节展望  118-120
    1. 聚乙二醇(PEG)修饰齐多夫定(AZT)前药研究  118-119
    2. 新型碱基修饰核苷类抗病毒药物的研究  119-120
参考文献  120-128
致谢  128-129
已发表及待发表文章  129-130
附录  130-164
学位论文评阅及答辩情况表  164

新型核苷类似物的设计、合成及抗病毒活性研究

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