靶向结核分枝杆菌嘌呤从头合成途径的首创抑制剂JNJ-6640：一种抗结核治疗新策略

本研究针对结核病治疗中耐药性及疗程长的核心难题，通过表型筛选发现靶向PurF（嘌呤从头合成关键酶）的小分子抑制剂JNJ-6640。该化合物对临床分离株展现纳摩尔级杀菌活性（MIC90=8.6±3.9 nM），通过CRISPRi基因敲降和稳定同位素标记证实其特异性抑制PurF，并证明肺组织生理浓度核苷无法挽救其活性。LAI制剂在小鼠模型中实现1.8 log CFU降低，且与bedaquiline-pretomanid联用可替代linezolid。研究为耐药结核治疗提供了全新靶点和候选化合物。

　　

结核病仍是全球最致命的传染病之一，2023年导致125万人死亡。尽管含bedaquiline的新方案投入使用，但耐药结核（MDR/XDR-TB）的出现和长达数月的疗程仍是重大挑战。现有药物存在毒性（如linezolid）和交叉耐药问题，亟需针对新靶点的化合物。

Janssen Pharmaceutica等机构的研究团队在《Nature》发表研究，通过表型筛选发现靶向PurF（嘌呤从头合成首步催化酶）的吡咯并嘧啶类化合物JNJ-6640。该研究结合遗传学、代谢组学和单细胞成像技术，证实其通过阻断磷酸核糖胺（PRA）合成发挥杀菌作用，且与人类PPAT（磷酸核糖焦磷酸氨基转移酶）具有>10,000倍选择性。

关键技术方法

1. 表型筛选：4,924化合物库筛选获得先导物JNJ-7310，经结构优化得到JNJ-6640
2. 靶点验证：全基因组测序鉴定PurF耐药突变（I241V/F428C等），CRISPRi敲降证实基因必需性
3. 代谢分析：¹⁵N-谷氨酰胺标记示踪嘌呤合成抑制，LC-MS定量人/小鼠肺组织核苷浓度
4. 单细胞成像：微流控芯片动态观测DNA复制终止（GFP-DnaN焦点消失）
5. LAI制剂开发：皮下注射实现4周持续释药，急性感染模型降低1.8 log CFU

主要研究结果
Discovery of JNJ-6640
通过M. avium活性化合物库筛选获得先导物JNJ-7310（MIC₉₀=328 nM），经立体构型优化得到JNJ-6640（MIC₉₀=8.6 nM）。耐药突变频率与临床药物相当（10^-7-10^-8），且与现有抗结核药无交叉耐药。

JNJ-6640 inhibits purine biosynthesis
全基因组测序发现PurF（Rv0808）的4个耐药突变位点。AlphaFold模型预测化合物结合PRTase活性中心，与P31/F428形成疏水相互作用。¹⁵N标记实验显示100 nM JNJ-6640使AMP的¹⁵N掺入率下降80%。CRISPRi高敲降菌株（purF转录减少>90%）在9天内死亡，而低敲降菌株对药物敏感性提高8倍。

PurF is a high-value target in vivo
人肺组织核苷浓度检测显示hypoxanthine（10.19±0.72 μM）不足挽救抑制（需>100 μM）。LAI制剂（1,500 mg/kg）在急性和慢性感染模型中分别降低1.8 log和0.5 log CFU。酶活实验证实JNJ-6640对MtPurF的IC₅₀=1 nM，而对人PPAT的IC₅₀=14 μM。

PurF inhibition affects DNA replication
单细胞成像显示0.6 μM JNJ-6640处理6-10小时后，细菌停止伸长，50%发生裂解。GFP-DnaN标记显示复制体解体，且该效应在药物洗脱后仍持续。

JNJ-6640 contributes to TB regimens
体外联用实验表明，JNJ-6640（10 μM）替代linezolid与bedaquiline-pretomanid联用可使CFU降低3 log。小鼠模型中该三联方案与标准方案（含linezolid）疗效相当。DiaMOND分析显示其与bedaquiline-pretomanid的协同性优于moxifloxacin。

结论与意义
该研究首次验证PurF作为抗结核药物靶点的可行性，JNJ-6640通过不可逆阻断嘌呤合成发挥持久杀菌效应。其LAI制剂可简化给药方案，而联用数据支持其作为bedaquiline-pretomanid方案的优化组分。研究不仅为耐药结核提供新治疗选择，更开辟了靶向代谢通路的抗感染策略新方向。