通过螺环化策略设计和合成抗甲型流感病毒的PAN内切酶抑制剂

本研究针对流感治疗中PAN内切酶抑制剂的开发难题，通过简化巴洛沙韦三环结构并引入螺环架构，成功设计出新型抑制剂39-(S)。该化合物展现出纳摩尔级抗病毒活性（IC50=17.4 nM），对多种流感毒株具有广谱抑制效果且细胞毒性极低（选择性指数>2.4×105），其前药41在小鼠模型中疗效媲美巴洛沙韦。这项发表于《Journal of Medicinal Chemistry》的研究为流感药物研发提供了创新策略。

　　

流感病毒每年造成全球性健康威胁，尽管已有神经氨酸酶抑制剂（如奥司他韦）和PA_N内切酶抑制剂巴洛沙韦上市，但病毒耐药性及复杂药物结构的合成挑战仍待解决。巴洛沙韦虽开创性地靶向流感病毒RNA聚合酶的PA_N内切酶活性中心，但其稠合三环结构导致合成难度大、成本高昂。如何通过结构简化保持药效成为药物化学领域的关键科学问题。

针对这一挑战，研究人员采用"结构简化+三维重构"的创新思路，保留巴洛沙韦核心药效团（二酮酸金属结合基团）的同时，用螺环系统替代原三环骨架。这种策略既降低了合成复杂度，又通过螺环的立体刚性特征构建了新颖的三维金属结合药效团。研究团队通过系统的构效关系分析，最终优选出化合物39-(S)，其不仅保持了与PA_N活性中心金属离子的强结合能力，还展现出卓越的病毒抑制特性。

关键技术方法包括：1）基于结构的药物设计（SBDD）优化螺环系统；2）荧光偏振法测定PA_N内切酶抑制活性；3）MDCK细胞模型评估抗病毒效价；4）A/WSN/33流感病毒感染小鼠模型验证体内疗效。

关键研究结果

纳米级病毒抑制效能
39-(S)对流感病毒聚合酶复合物的IC₅₀达17.4 nM，与巴洛沙韦（IC₅₀=1.6 nM）相比仅相差一个数量级。晶体结构解析揭示其螺[3.4]辛烷骨架通过氧原子与活性中心Mn²⁺形成双齿配位，这种独特的结合模式解释了其高效抑制机制。

卓越的安全性特征
在MDCK细胞毒性实验中，39-(S)的CC₅₀>40 μM，计算得到的选择性指数超过2.4×10⁵，远高于临床常用抗流感药物（奥司他韦选择性指数约10³）。这种极低的细胞毒性为其临床转化提供了重要安全保障。

广谱抗病毒活性
针对H1N1、H3N2和B型流感病毒株，39-(S)均表现出EC₅₀<100 nM的抑制能力。尤其对奥司他韦耐药株（H275Y突变）仍保持活性，证实其作用机制不同于神经氨酸酶抑制剂。

前药策略的成功验证
将39-(S)羧基酯化改造为前药41后，口服生物利用度提升至82%。在感染A/WSN/33病毒的小鼠模型中，5 mg/kg剂量组的肺病毒载量降低达3.7 log₁₀，疗效与巴洛沙韦相当（P>0.05）。

这项研究通过巧妙的螺环化策略，实现了PA_N抑制剂从"结构复杂"向"合成友好"的转变。39-(S)不仅解决了巴洛沙韦类药物的合成瓶颈，其独特的螺环结构更开辟了金属酶抑制剂设计的新方向。该成果为应对流感病毒变异和耐药性挑战提供了有力工具，相关策略可拓展至其他依赖金属离子的病毒靶点研究。论文中揭示的"简化骨架-强化三维作用"设计理念，对抗病毒药物研发具有普适性指导意义。