新型铁载体-抗生素靶向偶联物的设计合成及抗多重耐药革兰氏阴性菌活性评价

Multi-drug resistant infections caused by Gram-negative bacteria have became one of the most important reasons for the failure of clinical anti-infective treatment. The siderophore-antibiotic conjugates, which were designed based on the “Trojan horse” strategy and have the features freely through the Gram-negative cell wall, were expected to be a weapon for anti-infection treatment in clinical. However, selective release of the linker is a key problem faced by these compounds, and design a site-specific linker that selective release inside of the bacteria is an essential point of the drug design. In this project, to overcome the resistance of gram-negative bacteria due to the adventitial barrier, we incorporate the recognition site of transpeptidase enzyme into linker innovatively, based on the transpeptidase enzyme that shows an important role in the process of bacterial infections and study the characteristics of the transpeptidase enzyme-catalyzed substrate. In addition. Four compounds have been synthesized and YZH-001 shows an increased 110-fold activities against E. coli ATCC 25922 compared with the parent drug amoxicillin. In the next step, we will do further studies on this new structure and enrich the type of resistant strains, providing a new strategy for discovery of potent highly selective and lower toxic drugs against resistant bacterias.

多重耐药革兰氏阴性菌已成为临床抗感染治疗失败的重要原因之一。基于“Trojan horse”策略设计的铁载体-抗生素偶联物具自由穿越革兰氏阴性菌细胞屏障的特点，有望成为临床医生抗感染疾病治疗的利器。然而Linker的靶向性断裂一直是此类药物面临的关键科学问题，设计一类可在细菌内部选择性释放的特异性Linker对此类药物研发的意义重大。本项目以细菌感染过程中对细胞壁合成发挥重要作用的转肽酶为出发点，充分利用转肽酶所催化底物的特点，创新性的将含转肽酶识别位点的肽段构建到所设计Linker中，旨在克服革兰氏阴性菌由于外膜屏障产生的耐药性。已合成4个目标化合物，其中YZH-001的抗菌活性较原型药物Amoxicillin对E. coli ATCC 25922的活性提高约110倍。下一步，我们将对化合物进行系统的设计并丰富耐药菌株的类型，为发现新型高靶向性、低毒性的抗耐药菌药物提供新的思路。

多重耐药革兰氏阴性菌已成为临床抗感染治疗失败的重要原因之一。基于“Trojan horse”策略设计的铁载体-抗生素偶联物具自由穿越革兰氏阴性菌细胞屏障的特点，有望成为临床医生抗感染疾病治疗的利器。根据前期化合物的研究基础，对化合物的合成路线进行优化，发现最后一步反应由于化合物至少有1个Cbz保护和至少5个苄基保护，在脱Cbz和苄基保护时目标化合物很难得到可以测定核磁的纯度。本课题最终合成了2个目标化合物，并通过核磁和质谱进行了结构确证。对2个目标化合物进行抗菌活性测试，化合物未达到理想的抗菌活性，考虑原因可能是细菌内部结构的复杂性，也有可能是化合物未成功进入细菌内部或未按照预定的设计进行断裂产生抗生素。本课题部分研究策略进行调整，申请书中侧重化合物数量的合成，2019年盐野义铁载体头孢菌素Fetroja被FDA批准上市后，通过调研Fetroja的研发过程和药理活性评价方法等，后期的研究将更注重于优化此类化合物的药理活性评价方面。在摸索脱保护反应时，我们使用实验室已有的铱类催化剂时，发现了铱和4,4',5,5'-四氢-1H,1'H-2,2'-联咪唑的配合物，可在以水为溶剂的条件下，以甲酸为氢供体，还原醛类和酮类化合物的催化剂。在醛和酮的还原中，S/C的比值分别低至20000和10000。在醛的还原中TOF值高达60000h-1。当以甲酸为氢化物供体，水为助溶剂，可实现铱催化的酮和醛的还原。在低催化剂负载下，许多4-（N，N-二取代氨基）芳基酮很容易以优异的收率和化学选择性被还原。许多官能团，尤其是酚羟基和醇羟基，仲胺，羧酸和烷基氯，都具有良好的耐受性。本课题的以上研究内容均具有较高的参考价值和指导意义，后期的研究一直在进行中。