综述：抗击新德里金属-β-内酰胺酶-1（NDM-1）：抑制剂开发与下一代治疗平台的综合评述

《RSC Advances》：Combating New Delhi metallo-beta-lactamase-1 (NDM-1): an integrated review of inhibitor development and next-generation therapeutic platformsOpen Access

　　

新德里金属-β-内酰胺酶-1（NDM-1）已在全球范围内出现，对几乎所有β-内酰胺类抗生素（包括碳青霉烯类）均表现出耐药性，对现代抗生素治疗构成重大挑战。深度测序揭示了多个新NDM变异体的演化（其中一些变异体的热稳定性高于NDM-1），这是由增加其锌结合能力和催化效率的突变所致，并对酶形成了选择性压力。除酶促降解外，NDM介导的耐药性还通过孔蛋白缺失、外排泵活性、生物膜形成以及外膜囊泡介导的传播等方式显著体现。尽管迫切需要有效的应对措施，但目前尚无临床批准的NDM-1抑制剂。本综述探讨了NDM-1的结构与功能特征，以及携带blaNDM-1的细菌病原体的流行病学。综述进一步阐述了广谱β-内酰胺水解机制的催化基础，该机制归因于双核Zn(ii)的存在；同时强调了保守的αβ/βα金属-β-内酰胺酶折叠以及控制底物识别的柔性活性位点环。此外，本综述详细介绍了已知的抑制剂类别，包括硫醇类化合物、异羟肟酸酯、双环硼酸酯、药物再利用化合物和天然产物，并讨论了与药代动力学、毒性和变异体特异性疗效相关的挑战。其他新兴方法，如用于靶向基因编辑的CRISPR-Cas系统、基于纳米颗粒的递送平台以及人工智能驱动的药物发现，也被探索为未来治疗开发的 promising 选项。

1. 引言

论文的引言部分阐述了抗生素耐药性全球危机的背景，指出多重耐药（MDR）革兰阴性菌的涌现对公共卫生构成严重威胁。其中，最令人警惕的耐药机制涉及β-内酰胺酶（包括丝氨酸酶和锌离子依赖酶）的表达。含锌酶被称为金属-β-内酰胺酶（MBLs），可赋予细菌对包括碳青霉烯类在内的多种β-内酰胺类抗生素的耐药性。其他临床重要的MBLs包括维罗纳整合子编码的金属-β-内酰胺酶（VIM）、亚胺培南酶（IMP）和圣保罗金属-β-内酰胺酶（SPM）。在MBLs中，新德里金属-β-内酰胺酶（NDMs）在临床环境中广泛传播，导致高比例的医院感染。NDM-1自2008年首次从一名曾前往印度的瑞典患者的肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）分离株中发现以来，传播速度惊人，已成为“后抗生素时代”的标志。NDM-1属于Ambler分类中的B类β-内酰胺酶，即MBL的B1亚类，其活性位点需一个或两个锌离子以发挥催化功能。NDM-1能灭活多种β-内酰胺类药物，如青霉素、头孢菌素和碳青霉烯类，但对氨曲南等单环β-内酰胺类天然耐药。然而，若同时产生超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）或AmpC酶，则可能使氨曲南也失效。由于克拉维酸、他唑巴坦和舒巴坦等β-内酰胺酶抑制剂无法靶向MBLs，NDM-1介导的耐药性尤其棘手。NDM-1的影响因其与多种细菌克隆（如ST258肺炎克雷伯菌和ST131大肠杆菌）的关联而加剧。目前，针对NDM-1的抑制剂研发面临药代动力学、特异性等多重挑战，尚无临床批准的抑制剂。

2. NDM-1的一般结构

NDM-1是一个由270个残基组成的酶，分子量约为27.5 kDa。其结构呈现紧凑的球状折叠，约50 ? × 40 ? × 40 ?，为四层β-三明治结构（αβ/βα折叠），这是MBL超家族的典型特征。该结构由两个反向平行的β-折叠片构成核心，外围由α-螺旋环绕。结构分为两个主要亚结构域：N端亚结构域包含两个α-螺旋（α1和α2）及七个反向平行β-链（β1至β7）；C端亚结构域包含两个α-螺旋（α4和α5）及五个反向平行β-链（β8至β12）。这些单元通过柔性环区连接，这些环区不仅赋予结构稳定性，还定义了活性位点结构。NDM-1具有显著更长的N端元件，包括两个额外的β-链，可能通过增强疏水相互作用辅助底物结合。NDM-1在溶液中通常以单体形式存在，但也可形成瞬时二聚体，可能由涉及Thr162至Gly167残基的独特环插入介导。高度保守的αβ/βα核心提供了结构稳定性和催化能力，与该酶在B1 MBLs中的广泛底物范围一致。

3. NDM的变异体及其全球流行病学

自2008年首次报道以来，NDM-1已衍生出一个庞大且不断增长的序列变异体家族。目前已记录超过40种不同的NDM等位基因，新分离株甚至报道了NDM-60，表明NDM在全球选择性压力下持续多样化。这些变异体由一个或多个氨基酸替换组成，这些替换通常位于催化锌结合残基之外，但可通过影响底物选择性、催化效率、热稳定性、锌亲和力以及对宿主金属限制的耐受性来调节酶活性。系统生化调查显示，大多数NDM变异体的热稳定性比NDM-1高约10°C（T_m升高），锌亲和力也更高（Zn²⁺的K_d降低约10倍），这些修饰赋予变异体选择性优势，尤其是在宿主营养免疫导致锌受限的环境中。功能研究表明，某些替换（如Val88→Leu和Met154→Leu）可增强碳青霉烯催化周转或改善折叠和重折叠动力学，这有助于解释NDM-5等变异体在体外的相对流行性及其临床高发率。基因组和流行病学研究表明，NDM的多样化与水平基因转移密切相关。NDM-1通过多种移动元件（如Tn125/ISAba125、IS26连接的复合转座子、整合子以及广宿主范围接合质粒，特别是IncX3、IncF和IncA/C）在人类、动物和环境储库之间进行跨物种传播。流行病学趋势显示NDM-1仍是全球最普遍的变异体，而NDM-4、NDM-5和NDM-7等新兴变异体在不同地理区域的检出频率增加。

3.1. NDM突变的 functional 后果

NDM突变通常涉及一个或多个氨基酸序列变化，这些变化通常远离普遍保守的Zn²⁺配位氨基酸。这些突变影响蛋白质折叠、结构稳定性、Zn²⁺结合和酶活性。生物物理和生化分析已鉴定出NDM家族中的多个突变热点，如Val88、Asp130、Met145、Ala233、Glu170等。在这些位置，氨基酸替换频繁发生，导致酶性质和功能行为的可预测改变。例如，在工程化或自然进化的变异体（如NDM-16）中发现的Val88Leu + Met154Leu + Ala223Val三重突变，可使表观熔解温度比NDM-1提高近10°C，表明Zn²⁺结合能力显著增强。常见的Met154Leu突变已被证明可增加Zn²⁺亲和力，一些进化变异体（如NDM-15）被报道为单锌酶，即使仅结合一个金属离子也表现出显著活性。由于宿主先天免疫会消耗过渡金属（营养免疫），因此具有更高Zn²⁺亲和力或为单锌酶的变异体在体内更受青睐，因为它们能在低水平游离Zn²⁺条件下发挥功能。酶功能的生化分析表明，某些突变直接影响催化活性，例如与NDM-4中碳青霉烯水解增强相关的Met154Leu突变，以及NDM-5中额外的Val88Leu突变，后者可调节对特定底物的活性。协同突变的上位效应，如NDM-17（Val88Leu、Met154Leu和Glu170Lys），已被实验证明比双突变具有更高的底物亲和力和催化效率。临床和生态意义在最近描述的等位基因中显而易见，如铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）中的NDM-58（Pro185Ser）变异体。总体而言，这些发现表明存在一种进化选择性压力，偏好那些在宿主金属限制下表现出增强结构完整性、优化Zn²⁺结合和长期催化稳定性的NDM变异体，这因活性位点灵活性的增加而使抑制剂开发更加困难。

4. NDM-1介导的耐药机制

4.1. 基本水解机制

NDM-1的酶促过程涉及一个开放且溶剂可及的活性位点，其中两个锌原子（Zn1和Zn2）由六个保守残基配位：His120、His122、His189（配位Zn1），以及Asp124、Cys208、His250（配位Zn2）。一个桥接两个锌位点的氢氧根离子作为亲核试剂，攻击β-内酰胺环的羰基碳。该攻击产生一个四面体中间体，随后崩溃，断裂β-内酰胺环的C–N键，从而使抗生素失活。水解后，底物结构中Zn1和Zn2之间的距离增加，使键不稳定，允许水解产物从NDM-1酶的活性位点释放。Zn1将羧基的氧原子维持在可与Zn2离子配位的位置，氢氧根被正确定位以通过亲核攻击攻击β-内酰胺环羰基的碳原子。虽然NDM-1的催化机制尚未完全明确，但普遍认为其通过上述双锌催化机制运作。

4.2. 实现广谱底物特异性的结构特征

NDM-1非常广泛的底物谱源于开放、溶剂暴露的活性位点与高环灵活性之间的协同作用，这使酶能够识别结构多样的β-内酰胺类抗生素。其中，Loop3（残基63–67）和Loop10（残基208–220）作为动态“门”，指导底物识别、定位和稳定化。Loop3是一个发夹结构，衬在活性位点裂隙的一侧，富含疏水残基（如Leu65、Met67和Phe70）。在配体结合后，Met67的侧链重新定向，远离锌中心约4.9 ?，将L3环推离锌中心更远，这可能是为了通过疏水相互作用与氨苄青霉素的R1苯基容纳底物。同时，Leu65在结合时向底物和锌核心移动约2.1 ?。Loop10对底物相互作用也很重要，特别是Asn220侧链的氮原子在配体结合后发生位移，使其能够与内酰胺羰基相互作用。由保守的N220残基和Zn1形成的氧阴离子洞有助于在结合时极化内酰胺羰基，并促进邻近氢氧根的亲核攻击。L3和L10环的灵活性使NDM-1能够容纳具有不同分子框架的多种底物。

4.3. 碳青霉烯的水解：一条独特途径

NDM-1通过不同于青霉素和头孢菌素的机制水解碳青霉烯类。高分辨率晶体结构显示，NDM-1与水解后的亚胺培南和美罗培南复合，提示存在三种催化物种：两种酶-中间体状态（EI₁和EI₂）以及一种酶-产物状态（EP）。这些分析有助于理解碳青霉烯中吡咯啉双键从Δ²到Δ¹的互变异构转变、独特β-非对映异构体产物的形成，以及催化Zn(ii)离子之间缺乏μ-桥接水分子。这些发现与 bulk 水分子进入活性位点使β面质子化一致，表明NDM-1催化的碳青霉烯水解机制不同于青霉素和头孢菌素的水解。更广泛的机制研究表明，在MBL类别中，包括双Zn(ii) NDM-1，亲核攻击碳青霉烯后存在两个动力学连接的阴离子中间体。在此背景下，EI₁可能被N-质子化，产生Δ²互变异构体，而EI₂可能在C-2位被质子化，产生Δ¹、β-质子化产物，该产物作为稳定的EP复合物积累。

4.4. NDM-1的定位与耐药生态

NDM-1合成时带有N端信号肽，将其靶向周质空间，并具有脂盒。经信号肽酶II加工后，保守的半胱氨酸发生脂化，将成熟酶作为周质脂蛋白锚定在外膜上。这种外膜关联已通过生化分级和荧光显微镜实验在E. coli和不动杆菌属（Acinetobacter）物种中得到证实，这对NDM-1是独特的，因为大多数其他β-内酰胺酶是可溶性周质酶。膜锚定在宿主样环境中具有适应性，例如外膜锚定的NDM-1对锌剥夺更具抵抗力，在模拟营养免疫的应激条件下仍具有催化活性。机制上，宿主通过锌隔离减少可利用的Zn(ii)离子，但NDM-1的膜定位有助于在抗生素暴露期间保持活性和生存。与此相关的是，活性、载锌的NDM-1被包裹进外膜囊泡（OMVs）中。由NDM-1生产者释放的OMVs携带具有酶活性的NDM-1，可在细胞外降解β-内酰胺类，从而保护易感细菌。在遗传生态方面，NDM基因最常与Tn125复合转座子相关，该转座子两侧为两个ISAba125，被认为是NDM从不动杆菌属向肠杆菌科分离株传播的天然移动载体。后续研究描述了IS26和ISCR1元件在重塑NDM遗传环境中的作用，产生可变的质粒拓扑结构，促进全球传播。这些移动元件通常存在于广宿主范围质粒上，如IncF、IncA/C、IncX3和IncL/M，它们能在细菌物种间高效转移。值得注意的是，这些质粒往往携带其他耐药决定簇，赋予对氨基糖苷类、氟喹诺酮类、磺胺类和大环内酯类的共耐药性，使菌株通常被归类为广泛耐药（XDR）甚至全耐药（PDR）。

4.5. 超越酶活性的耐药性

NDM-1产生菌的耐药性是多因素的，远不止金属-β-内酰胺酶本身的酶促水解。膜通透性降低、主动外排和生物膜形成作为群体行为，各自提供防御层，共同增强有效耐药表型。孔蛋白减少外膜通透性，特别是肺炎克雷伯菌中主要孔蛋白OmpK35和OmpK36的缺失或改变，与NDM-1相互作用产生高水平的碳青霉烯耐药性。减少药物流入限制了β-内酰胺类抗生素进入周质空间，从而减少了酶及其靶标青霉素结合蛋白（PBPs）的接触。OmpK36的Loop3（L3）内的某些缺失或倒位导致孔道收缩，与临床NDM产生菌株的高水平碳青霉烯耐药性密切相关。外排泵提供了另一种通常叠加的耐药机制：染色体编码和质粒介导的外排系统降低细胞内抗生素浓度，可与NDM-1协同降低敏感性。生物膜的形成进一步使NDM-1产生菌的治疗复杂化，因为细胞外聚合物基质内的细胞对抗生素敏感性较低，并暴露于异质微环境（如氧和营养梯度）。这些条件促进缓慢生长和基因表达变化，如应激反应和耐药相关通路。关键的是，生物膜基质中 densely packed 的胞外DNA不仅提供生物膜基质，还增加了水平基因转移的机会，如接合、转化和移动遗传元件的动员，从而增强NDM和共定位耐药基因在混合群落中的局部传播。经验研究和综述一致认为，生物膜是抗生素耐药基因（ARGs）交换的热点，因此由NDM生产者引起的生物膜介导感染特别难以治疗，并可能在临床和环境生态位中传播耐药性。

5. 针对NDM-1的抑制剂

NDM-1的快速出现和全球传播确立了治疗策略的紧迫性，以应对β-内酰胺类对产金属-β-内酰胺酶（MBL）生物体效用的丧失。与靶向丝氨酸β-内酰胺酶（SBLs）的已批准抑制剂（如克拉维酸盐、舒巴坦、他唑巴坦以及最近的双氮杂双环辛烷）不同，NDM-1是依赖Zn²⁺催化的B类MBL，这些SBL靶向抑制剂对其无效。迫切需要针对NDM-1结构和机制特性的新型抑制策略。

5.1. NDM-1抑制剂的类型

5.1.1. 作为NDM-1抑制剂的合成小分子

合成小分子是研究最深入的NDM-1抑制剂类别，因为药物化学能够精确调节支架几何形状、金属结合基序和理化特性，以与酶独特的活性位点相互作用。NDM-1的活性位点是溶剂可及的，围绕双核锌中心构建，由保守的氢氧根或水桥接，两侧是柔性环（尤其是L3和L10）以及保守残基（如Trp87、Phe61和Asn233），这些残基指导底物结合，并为小分子相互作用提供众多机会。已显示可抑制NDM-1的合成小分子类别包括硫醇类卡托普利类似物、异羟肟酸类化合物和二羧酸。此外，硼酸衍生物以及最近的工程化锌结合药效团，已被证明可破坏双核金属中心或干扰底物配位。

5.1.1.1. 硫醇类抑制剂

硫醇连接化合物是最早的NDM-1合成抑制剂之一，因为硫醇能紧密结合锌，是已知的锌螯合剂。d-卡托普利是NDM-1的强效抑制剂，半数抑制浓度（IC₅₀）为7.9 μM，而其立体异构体l-卡托普利效力弱得多，IC₅₀为202.0 μM。结构研究已解析NDM-1-l-卡托普利复合物，揭示抑制剂的硫醇基团结合在活性位点的Zn1和Zn2之间，破坏桥接水分子，导致酶的竞争性抑制。此外，稳定反应中间体和底物结合的Asn220残基与抑制剂的极性部分形成氢键，而抑制剂的疏水部分与柔性L3环相互作用，增强结合稳定性。卡托普利对MBLs的分子作用源于其必需的硫醇和羧酸官能团，这些基团共同使抑制剂能与酶活性位点的锌离子强结合。结构研究反复证明，卡托普利的l-和d-立体异构体均利用这种双金属配位对B1 MBL亚类（包括NDM-1、IMP-1、VIM-2和BcII）表现出广泛的抑制活性。卡托普利是开发硫醇和羧酸类NDM-1抑制剂的基础支架。Klingler等人开发了一种合理设计MBL抑制剂的方法，合成了一系列d-卡托普利类似物，通过修饰脯氨酸残基和3-巯基-2-甲基丙酰基片段实现。该方法不仅提供了合理的设计策略，也为临床使用的含硫醇药物提供了平台。意外发现了三种FDA批准的化合物对NDM-1具有低微摩尔范围内的显著抑制活性。硫啡凡（Thiorphan），最初作为脑啡肽酶抑制剂合成，IC₅₀为1.8 μM；二巯基丙醇（Dimercaprol），一种经典的重金属中毒解毒剂，是最有效的，IC₅₀为1.3 μM。青霉胺（Penicillamine），一种用于治疗威尔逊病的药物，也显示出相当的抑制活性。其他硫醇类支架，如硫代扁桃酸和2-巯基-3-苯基丙酸，也被发现能有效恢复美罗培南对NDM-1产生菌的活性。硫普罗宁（Tiopronin）显示出较差的抑制效果（IC₅₀ = 84 μM），而N-乙酰半胱氨酸无活性，表明有效的NDM-1抑制需要特定的结构特征。尽管硫醇类抑制剂具有很高的生化潜力，但它们面临显著的转化限制。其反应性往往导致与脱靶金属蛋白和细胞内硫醇（如谷胱甘肽）的非特异性结合，降低选择性。此外，硫醇基团在生理条件下易被氧化，进一步降低其稳定性并阻碍其临床开发。

5.1.1.2. 异羟肟酸酯和螺环支架

异羟肟酸酯是抑制NDM-1最有前景的支架之一，因为它们能与活性位点的Zn(ii)离子进行 aggressive 的双齿螯合。与单齿硫醇不同，异羟肟酸酯以桥接或螯合方式配位Zn1和Zn2，从而有效干扰催化。体外测定显示，典型的异羟肟酸衍生物可将产NDM-1菌株的美罗培南最低抑菌浓度（MIC）降低4至16倍，突显其使细菌对碳青霉烯类脱敏的潜力。结构分析还表明，异羟肟酸基团以四面体几何构型配位Zn(ii)，而连接的芳香基团利用动态环（L3和L10）附近的疏水口袋增强结合稳定性。此外，螺-吲哚啉-噻二唑（SIT）支架已被证明是有效的金属螯合分子支架。Falconer等人最初报道了这一家族，强调噻二唑骨架中的硫对锌螯合和抑菌作用至关重要，导致所有类似物中均保留该结构核心。早期的SIT衍生物如SIT-1、SIT-2和SIT-3显示出配位锌的能力，而优化R1和R3位置产生了更有效的类似物，如SIT-Z1和SIT-Z5。其中，SIT-Z5显示出最佳的抑制特性，IC₅₀为6.6 ± 1.3 μM，MIC为4 μM，并与美罗培南对携带NDM-1的肺炎克雷伯菌临床分离株具有高度协同作用。机制研究表明，SIT-Z5裂解S–C螺键并打开噻二唑环，形成亚胺类配体，暴露硫和氮原子以配位活性位点的Zn(ii)，从而抑制酶活性。尽管这些结果令人鼓舞，但螺-吲哚啉-噻二唑在转化水平上存在问题。其复杂性可能限制溶解度和生物利用度，噻二唑环在生理条件下的潜在不稳定性可能限制其系统使用。此外，对宿主金属蛋白的非选择性结合是脱靶毒性的一个担忧。

5.1.1.3. 硼酸和双环硼酸酯

硼酸衍生物已成为临床上最发达的β-内酰胺酶抑制剂类别之一，因为它们能有效模拟β-内酰胺水解的四面体过渡态。硼酸中的硼原子在生理pH下为sp³杂化，使这类化合物能够模拟β-内酰胺类抗生素酶促裂解过程中产生的高能四面体中间体。值得注意的是，环状硼酸酯是首个报道的同时抑制丝氨酸β-内酰胺酶（SBLs）和锌依赖性MBLs的双重作用抑制剂。生化分析显示，多种双环硼酸酯衍生物对NDM-1和其他MBLs具有亚微摩尔至纳摩尔的抑制活性。此外，双环硼酸酯类抑制剂，如代表性的临床先进药物他尼硼巴坦（taniborbactam）和化合物“32”，已显示出与美罗培南联用时强大的协同活性，可将NDM-1产生菌株的MIC降低高达64倍。结构分析揭示了其作用机制。例如，NDM-1与化合物“34”复合物的X射线晶体结构表明，C-3羧酸基团被Zn²⁺结合，并与保守残基Trp87和Phe61相互作用，双环苯基硼酸酯核心也参与结合。此外，两个环外硼羟基直接配位Zn1，并与Asn233和乙酰氨基侧链的NH形成氢键。该类别中临床前景最好的抑制剂是他尼硼巴坦，一种双环硼酸酯，对SBLs和MBLs（包括NDM-1和VIM-2）表现出强抑制。他尼硼巴坦在体外和体内均可重新激活头孢吡肟和美罗培南对多重耐药肠杆菌目和铜绿假单胞菌的活性。晶体学研究确定，他尼硼巴坦通过配位两个Zn²⁺离子并与保守残基Trp87、Phe61、Lys224和Asn233相互作用占据NDM-1活性位点，以稳定四面体硼酸酯中间体。另一个值得注意的正在开发的环状硼酸酯是泽鲁硼巴坦（xeruborbactam，QPX7728）。通过双环结构的支架设计优化，泽鲁硼巴坦对NDM变异体表现出超广谱活性，具有良好的Zn(ii)结合能力。与之前的硼酸酯抑制剂不同，泽鲁硼巴坦还被发现具有内在抗菌活性，至少部分归因于其刚性和紧凑的支架，使其能结合多样的β-内酰胺酶活性位点。值得注意的是，它对革兰阴性病原体中普遍存在的耐药机制——外排和孔蛋白突变——表现出降低的敏感性。最近评估头孢吡肟-他尼硼巴坦对表达各种NDM变异体的重组大肠杆菌（E. coli）菌株疗效的研究，强调了等位基因多样性造成的抑制问题。虽然表达NDM-1、NDM-5和NDM-7的分离株对该药物组合完全敏感，但表达NDM-9的菌株显著耐药。该变异体与NDM-1的区别在于omega环内的单个点突变Glu152Lys，该区域对确定活性位点构象至关重要。如此微小的修饰足以破坏他尼硼巴坦的抑制活性，突显了细微的结构变化如何削弱抑制剂结合和疗效。

5.1.2. NDM-1抑制剂的药物再利用策略

药物再利用被认为是发现针对多重耐药病原体（尤其是产NDM-1的病原体）新疗法的经济且省时的方法。鉴于对有效NDM-1抑制剂的迫切需求以及新化合物开发的漫长周期，再利用FDA批准的化合物或已通过临床评估的具有既定安全性和药代动力学特征分子具有明显优势。该策略使研究人员能够避开早期毒理学评估，加速临床转化，并控制宿主金属酶与细菌MBLs之间的结构同源性。许多最初为其他适应症（如炎症、酒精中毒或类风湿关节炎）设计的药物，已在体外显示出对NDM-1的有效抑制，在某些情况下，还在感染模型中显示出体内活性。

5.1.2.1. 阿达帕林

阿达帕林是通过基于结构的药物再利用方法发现的，包括虚拟筛选、分子对接和分子动力学（MD）模拟，但其对NDM-1的抑制活性不仅限于此方法。Shailaja等人的研究使用了多种实验方法支持计算结果，为阿达帕林作为NDM-1抑制剂提供了最有力的证据。整合的工作流程包括FDA批准药物库的虚拟筛选、分子对接、分子动力学模拟、重组NDM-1酶抑制测定以及对携带NDM-1的临床相关细菌分离株的微生物药敏试验。阿达帕林是计算筛选中鉴定出的催化口袋抑制剂中的顶级化合物之一。分子对接预测其结合亲和力为?9.21 kcal mol^?1，显示出与酶的有利相互作用。详细结构分析显示，催化腔与催化重要残基（如His122、Asp124、His189、Cys208和His250）存在多种疏水和氢键相互作用，这些残基对双锌活性位点的结构完整性和催化活性至关重要。最重要的是，所提出的结合模式表明阿达帕林能空间上阻断底物进入途径，并稳定活性位点内的相互作用。作者还计算了蛋白-配体复合物的均方根偏差（RMSD）和均方根波动（RMSF），以评估相互作用在动态生理条件下的稳定性。100 ns分子动力学模拟显示蛋白-配体复合物几乎没有结构偏差。这些结果表明阿达帕林在整个模拟过程中稳定结合在催化口袋中。最重要的是，计算预测通过使用纯化的重组NDM-1蛋白的实验得到了验证。酶抑制测定证实了阿达帕林抑制NDM-1水解活性的能力。微生物学研究也与阿达帕林的益处一致。棋盘微量肉汤稀释测定显示，阿达帕林显著增强了美罗培南对产NDM-1的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌临床分离株的抗菌活性。这种组合产生与碳青霉烯类抗生素的协同效应，显著降低了美罗培南的MIC。然而，重要的是阿达帕林本身几乎没有抗菌活性，这意味着它不太可能杀死细菌细胞；相反，其作用模式是抑制耐药酶。尽管取得了这些有前景的结果，但迄今为止阿达帕林疗效的证据有限，基于体外生化和微生物学研究。阿达帕林尚未在由NDM-1引起的广泛动物细菌感染模型中进行评估。