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流感病毒威胁公共健康,现有抗病毒药物出现耐药性。研究人员设计合成系列含吲哚基的苯甲酰胺衍生物作为双靶点抑制剂。化合物 8e 和 8f 对流感病毒有高效抑制活性,且细胞毒性显著降低,为抗流感药物研发提供新策略。
流感,这个熟悉又令人头疼的 “健康杀手”,每年都会在全球范围内掀起一波又一波的感染热潮,带来高发病率和死亡率,给公共卫生领域带来巨大挑战。目前市面上虽有像奥司他韦(oseltamivir)、扎那米韦(zanamivir)等多种抗病毒药物获批临床使用,但病毒的耐药性问题却日益严重,使得研发新的抗病毒策略迫在眉睫。
流感病毒的 RNA 依赖的 RNA 聚合酶(RdRp)复合物和核蛋白(NP)在病毒的复制和转录过程中起着核心作用。RdRp 复合物由聚合酶酸性蛋白(PA)、聚合酶碱性蛋白 1(PB1)和聚合酶碱性蛋白 2(PB2)三个亚基组成,其各亚基之间通过特定的蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPIs)维持稳定,PA 的 C 末端片段(PAC)与 PB1 的 N 末端区域(PB1N)的相互作用就是其中关键的一环。NP 则负责将病毒 RNA 包裹进病毒核糖核蛋白(RNP)复合物,助力病毒的转录、复制和病毒粒子组装。此前,研究人员尝试开发针对 PAC-PB1N相互作用的 PPI 抑制剂,也发现了一些如苯并呋咱衍生物等具有一定抗病毒活性的化合物,但这些化合物普遍存在细胞毒性较高的问题,难以实现安全有效的抑制效果。
为了解决这些难题,来自未知研究机构的研究人员开展了一项针对新型抗流感病毒药物的研究。他们设计并合成了一系列基于苯并呋咱骨架和特定化合物结构的混合化合物,旨在增强抗流感活性的同时降低细胞毒性。研究人员在苯并呋咱核心结构中引入了在抗病毒药物中常用的吲哚骨架,并系统地改变连接基团和末端取代基,最终取得了令人瞩目的成果。该研究成果发表在《European Journal of Medicinal Chemistry》上。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:一是化学合成技术,以商业可得的 1H- 吲哚 - 4 - 甲醛为起始原料,通过多步反应合成目标化合物;二是生物活性测试技术,进行细胞毒性测定以及对流感病毒的抑制活性评估;三是多种结构分析技术,利用表面等离子共振(SPR)实验确定化合物与目标蛋白的结合强度,借助分子对接、分子动力学(MD)模拟等计算模型研究化合物与靶蛋白的结合模式和关键相互作用位点。
化学合成
研究人员详细阐述了新型设计化合物 5a - 5i、6a - 6k、7a - 7l 和 8a - 8i 的合成路线。以 1H- 吲哚 - 4 - 甲醛为起始原料,分别与盐酸羟胺和硝基甲烷反应,得到中间体 10 和 12。随后,中间体 10 和 12 经过还原反应生成 11 和 13。接着,11 或 13 再与 4 - 氨基苯甲酸等反应,逐步构建出目标化合物的结构。通过精确控制反应条件和步骤,成功合成了一系列结构新颖的化合物,为后续的活性研究提供了物质基础。
生物活性研究
在细胞毒性方面,研究发现用吲哚骨架取代苯并呋咱核心后,目标化合物的细胞毒性显著降低。在抗流感病毒活性评估中,经过结构 - 活性关系(SAR)分析,发现将 4 - 氨甲酰基苯基部分替换为 2 - 氨甲酰基苯基部分是一个关键优化点,能够显著增强抗流感活性。其中,化合物 8e 和 8f 表现最为突出,它们对甲型流感病毒(H1N1,A/WSN/33)展现出亚微摩尔级别的 EC50值(分别为 1.64 ± 0.05 μM 和 1.41 ± 0.27 μM),并且对其他流感毒株,包括乙型流感病毒和多种甲型流感亚型,具有广谱的抗病毒活性。
结合特性研究
表面等离子共振(SPR)实验证实,化合物 8e 和 8f 与 PA C 末端结构域(KD = 8.90 μM 和 4.82 μM)以及 NP(KD = 52.5 μM 和 3.13 μM)具有较强的结合能力。通过分子对接、分子动力学(MD)模拟、动态交叉相关矩阵(DCCM)分析、主成分分析(PCA)和密度泛函理论(DFT)计算等多种计算建模方法,研究人员深入探究了化合物与靶蛋白之间的假定结合模式,并确定了关键的相互作用位点。这些结果不仅为后续基于结构的先导化合物优化提供了重要依据,也加深了对控制抗病毒活性的分子决定因素的理解。
研究人员成功设计并合成了一系列含吲哚基的苯甲酰胺衍生物作为双靶点抗流感病毒抑制剂。通过巧妙的结构改造,降低了化合物的细胞毒性,同时提升了抗病毒效力。化合物 8e 和 8f 作为先导化合物,展现出强大的抗流感病毒活性和良好的安全性,为开发更高效、更安全的双靶点抗病毒药物提供了极具前景的分子骨架,为抗击流感病毒开辟了新的策略和方向。这一研究成果对于解决当前流感病毒耐药性问题、保障公众健康具有重要的意义,有望推动抗流感药物研发领域取得新的突破,为未来的临床治疗带来新的希望。