多取代嘧啶酮类NS5B聚合酶抑制剂的设计合成与抗HCV活性研究

Because of its key role in HCV replication, RNA-dependent RNA polymerase (NS5B) of HCV is one of the most important targets in developing new HCV infection blocking drugs. Our previous work has indentified a series of novel molecular scaffolds of C-2β-OH pyrimidione analogs able to inhibit NS5B polymerase. These compounds have displayed a higher anti-HCV activity than ribavirin, a current clinical used anti-HCV drug, in a cell-based HCV replica assay. Based on the results of the molecular simulation, we have analyzed the possible mechanism of lead compound with NS5B polymerase by using NS5B polymerase as the target enzyme. In this project, we intend to make systematic structural modification on C-2, C-5, C-6 sites of the pyrimidine ring by using computer aided drug design method (CADD) . We will focus on synthesizing the target molecules and evaluating their anti-HCV activities and cytotoxicity, as well as analyzing the interacting mechanism and discussing the structure relationship of the active compounds. These studies could lead to the development of new anti-HCV drug candidates with Chinese domestic intellectual property.

NS5B聚合酶因其在HCV复制中的关键作用，是当前抗HCV药物设计的重要靶点之一。我们前期工作发现了系列结构新颖的C-2β-OH嘧啶酮类化合物，其体外细胞水平抗HCV活性显著优于临床上使用的抗HCV药物利巴韦林，对NS5B聚合酶活性具有明显的抑制作用。本申请以NS5B聚合酶为靶点，基于分子模拟实验的结果，分析了先导物可能的作用机理，并以此为理论指导，采用计算机辅助药物设计的方法在固定其母体结构、保留主要药效团的基础上，拟对先导物嘧啶环C-2、C-5、C-6位进行系统的结构修饰，设计合成系列新型多取代嘧啶酮类NS5B聚合酶抑制剂，并对其进行抗HCV活性和毒性研究，分析作用机制，探讨构效关系，以开发具有我国自主知识产权的优良抗HCV新药候选物。

本项目以C-2β-OH 嘧啶酮类抗HCV活性化合物先导，采用分子对接、骨架跃等计算机辅助药物设计的策略设计、合成了ZY、WDC、FMR、GQ、CX、LXF等六系列252个目标新化合物。.采用人肝癌细胞株Huh 7.5.1及HIV感染的MT-4、MT-2细胞进行了体外细胞水平抗HCV及HIV活性评价，结果表明：多数 ZY系列目标化合物可抑制HCV复制，但水溶性不佳，有趣的是，其中一些化合物同时具有较强HIV活性；WDC系列有12个化合物抑制HCV复制作用明显，其中活性最好的化合物WDC-4 的治疗指数较阳性对照利巴韦林高约200倍；大多数FMR系列活性最好的两个化合物FMR-5 及FMR-4 的EC50值分别为0.01µM和0.05µM，该类化合物为本实验室首次发现的一类结构新颖的吲哚双酰肼类NS5B聚合酶抑制剂；GQ系列同样为一类结构新颖的苯并咪唑类NS5B聚合酶抑制剂，该类化合物普遍具有抗HCV活性，但水溶性较差，进一步提高生物活性及改进水溶性是该类化合结构修饰的两个重点。LXF系列目标物虽然抗HCV活性较弱，但却具有极显著的抗HIV活性，该系列58个目标分子中，有28个化合物可在纳摩尔范围内抑制HIV复制，其中化合物LXF03、LXF17、LXF24治疗指数分别为SI >50000、21000、>41666高于阳性对照Rilpivirine（SI=18658）。.从ZY、WDC、FMR和GQ 四个系列选择了9个化合物，以Sofosbuvir为阳性对照，检测其对NS5B RdRp酶的抑制活性，结果表明这些化合物的抗HCV活性与其对NS5B RdRp抑制活性相当，从而证明了尽结构各异，这四个系列化合物的作用靶点均为HCV NS5B 聚合酶。其中化合物ZY-c 及FMR-a的IC50值分别为0.86µM和0.96µM，较目前用于HCV临床治疗的优良NS5B 取合酶抑制剂索非布韦（Sofosbuvir）仅相差约30倍。.基于不同靶点和作用机理，我们对实验室合成的抗HIV或HCV化合物的构效关系进行研究，分别建立具有较好预测能力的 HQSAR、3D-QSAR （CoMFA、CoMSA）模型，为抗HCV NS5B聚合酶抑制剂及HIV/HCV双效抑制剂设计提供了理论指导。.