卡洛芬类似物的结构优化及其抗结核分枝杆菌活性的研究

为解决结核病(TB)耐药性问题，研究人员通过结构活性关系(SAR)驱动优化卡洛芬(carprofen)类似物，设计合成三个系列的咔唑(carbazole)衍生物，并评估其对结核分枝杆菌(Mtb)的抑制活性及选择性。研究成功获得对Mtb H37Rv具有显著抑制效果且治疗指数(SI)提升的候选分子，为抗结核药物开发提供了新思路。

　　

结核病(TB)至今仍是全球健康的重大威胁，尤其随着广泛耐药结核(XDR-TB)的出现，传统治疗方案面临严峻挑战。世界卫生组织(WHO)数据显示，2023年全球新增结核病例超1000万例，其中44万例对利福平(rifampicin)或多药耐药(MDR)。面对这一困境，科学家们将目光投向非传统抗菌药物——兽用非甾体抗炎药卡洛芬(carprofen)意外展现出抗结核活性，但其效价(MIC=146 μM)仍需提升。

英国研究团队通过结构优化策略，设计三个系列咔唑衍生物：系列1探索A环C-6位取代基效应，系列2/3分别改造丙酸侧链和C环结构。研究采用高效合成路线，结合表型筛选技术——包括基于刃天青(REMA)的微孔板法和独创的琼脂高通量点培养抑制(HT-SPOTi)法，以耻垢分枝杆菌(M. smegmatis mc²155)和卡介苗(M. bovis BCG)为模型菌株进行初筛，活性化合物进一步在Mtb H₃₇Rv和脓肿分枝杆菌(M. abscessus)验证。

结果与讨论
系列1揭示C-6位芳香族疏水环能提升活性，但细胞毒性较高；系列2证实α-甲基对维持活性至关重要；系列3通过C环修饰获得先导化合物4b，对Mtb H₃₇Rv的MIC达1.9 μM且SI>50，较母体卡洛芬提升76倍。机制研究表明，该化合物能破坏分枝杆菌膜电位并抑制生物膜形成，这与卡洛芬已知作用机制一致。

结论
该研究首次系统阐明卡洛芬抗结核活性的结构基础，开发出效价显著提升的咔唑类化合物。特别值得注意的是，先导化合物4b不仅对标准株有效，对临床分离的耐药株同样表现出强抑制作用。论文发表于《Bioorganic》杂志，为抗结核药物研发提供了具有全新作用机制的候选分子，其双重作用机制（膜电位破坏+生物膜抑制）尤其适用于顽固性结核感染的治疗。

关键技术包括：1) 多步有机合成构建咔唑骨架；2) 刃天青微孔板法(REMA)测定MIC；3) HT-SPOTi高通量初筛；4) THP-1细胞系评估细胞毒性；5) 膜电位探针DiSC₃(5)验证作用机制。研究使用临床分离的MDR-TB菌株及标准株H37Rv进行验证。