问题 1 新型结核分枝杆菌氨基酸生物合成途径抑制剂 DRILS-1398 的临床前研究

问题 2 为应对耐药结核杆菌（M.tb）感染难题，研究人员开展结核分枝杆菌分支酸变位酶（M.tb-CM）抑制剂研究。发现 DRILS-1398 可抑制 M.tb-CM（IC50=3.0±0.2μM），有效清除感染小鼠脏器病菌，且安全性良好，为抗结核新药开发提供新方向。

　　

问题 5

研究背景与意义

结核病（TB）仍是全球重大公共卫生挑战，结核分枝杆菌（M.tb）的耐药性问题尤为严峻，尤其是多重耐药（MDR）菌株的扩散，使得开发新型抗结核药物迫在眉睫。当前一线治疗方案需长期联合用药，患者依从性差且易诱发耐药性，因此寻找针对 M.tb 特有代谢通路的新型靶点成为关键。
分支酸变位酶（CM）是 M.tb 芳香族氨基酸生物合成通路中的关键酶，负责将分支酸转化为预苯酸，进而合成苯丙氨酸和酪氨酸，该酶在人类中不存在，是理想的药物靶点。然而，此前针对 M.tb-CM 的抑制剂开发进展缓慢，缺乏具有良好药代动力学特性和体内疗效的候选化合物。
在此背景下，印度海得拉巴大学园区雷迪生命科学研究所（Dr. Reddy’s Institute of Life Sciences）等机构的研究人员开展了新型 M.tb-CM 抑制剂的研发工作，相关成果发表于《iScience》，为抗结核药物研发提供了重要突破。

主要研究方法

研究采用多学科技术手段：

1. 分子设计与合成：通过骨架融合技术设计吡唑并 [4,3-d] 嘧啶衍生物 DRILS-1398，经多步化学反应合成目标化合物，并通过核磁共振（NMR）、高分辨质谱（HRMS）等确证结构。
2. 分子对接与动力学模拟：利用 AutoDock Vina 和 GROMACS 软件，分析 DRILS-1398 与 M.tb-CM 的结合模式和稳定性，揭示其作用机制。
3. 体外活性验证：通过酶活性抑制实验（IC₅₀测定）、蛋白酶保护实验、氨基酸补充拯救实验，验证 DRILS-1398 对 M.tb-CM 的特异性抑制作用。
4. 细胞与动物模型研究：在 THP-1 巨噬细胞中评估对胞内 M.tb 的清除效果，在 BALB/c 小鼠模型中进行药代动力学、体内疗效及毒性评价。

研究结果

1. DRILS-1398 的设计与合成

通过骨架融合策略，将吡唑和吲哚结构结合，设计出新型化合物 DRILS-1398。其合成路线包括酰胺化、环化、氯化及杂芳基化反应，最终获得纯度 98.57% 的白色固体。分子对接显示，DRILS-1398 可稳定结合于 M.tb-CM 的催化结构域（site 1），形成氢键、π- 阳离子等相互作用，抑制酶活性（IC₅₀=3.0±0.2μM，IC₉₀=10μM）。

2. 体外抗菌活性与作用机制

• 酶抑制特性：蛋白酶保护实验表明，DRILS-1398 与 M.tb-CM 结合后可抵抗胰蛋白酶消化，证实其稳定结合能力。氨基酸补充实验显示，外源性苯丙氨酸或酪氨酸可逆转 DRILS-1398 对 M.tb 生长的抑制，确认其通过阻断氨基酸生物合成通路发挥作用。
• 抗耐药菌效果：对多重耐药菌株 M.tb ATCC-35825 的最低抑菌浓度（MIC）为 4μg/mL（≈10μM），在 THP-1 巨噬细胞中可显著降低胞内 M.tb 负荷，72 小时后对 ATCC-27294 和 ATCC-35825 的清除率分别达 1.00 log₁₀ cfu/mL 和 0.70 log₁₀ cfu/mL。

3. 药代动力学与体内疗效

• 制剂优化：通过制备胶束制剂 DRILS-1398 (F)，显著提升药物血药浓度。口服 30mg/kg 时，DRILS-1398 (F) 的血药浓度达 153μM，远超 IC₅₀值。
• 动物模型疗效：在 M.tb 感染 BALB/c 小鼠模型中，DRILS-1398 (F)（30mg/kg）治疗 4 周后，可有效清除肺和脾脏中的病菌，细菌负荷较对照组降低超 2 log₁₀ cfu/g 组织，效果与异烟肼相当。组织病理学显示，治疗组肺内肉芽肿和酸 - fast 杆菌显著减少，证实感染清除。

4. 安全性评估

小鼠重复给药毒性实验表明，DRILS-1398 在 500mg/kg/day 剂量下无明显毒性，血液学、临床化学指标及主要器官组织学均未见异常。体外细胞色素 P450 酶抑制实验显示，其对 CYP2C9（IC₅₀=12.22μM）和 CYP2C19（IC₅₀=13.71μM）有中等抑制活性，但在安全范围内。

研究结论与讨论

本研究首次报道了 M.tb-CM 抑制剂 DRILS-1398 的完整临床前开发数据。该化合物通过特异性抑制分支酸变位酶，阻断 M.tb 芳香族氨基酸合成，在体外和体内均表现出对敏感及多重耐药菌株的强效抗菌活性，且具有良好的安全性和药代动力学特性。制剂优化进一步提升了其生物利用度，为临床开发奠定了基础。
研究结果不仅验证了 M.tb-CM 作为抗结核药物靶点的可行性，也为新型抗结核药物设计提供了 “first-in-class” 的候选化合物。未来需进一步开展与一线药物的联合用药研究及长期毒性评估，以推动其向临床转化。该成果为应对全球耐药结核危机提供了新策略，具有重要科学意义和临床应用潜力。