抗菌类新药的研究发展论文

新型合成抗菌药研究进展迅速 目前，抗菌药研究仍以抗耐药菌感染药物为重心，具有新作用机制与全新结构的新化合物研究受到业内的关注。迈入本世纪迄今，先后有16种新型抗菌药首次上市，还有一些颇有开发前景的化合物正在研究中。 喹诺酮类研究两大动向 喹诺酮类药物研究出现两个值得关注的动向。第一，继续研发第四代氟喹诺酮，第二，注意研究结构变幅更大的喹诺酮。 第四代氟喹诺酮能比较均衡地作用于DNA促旋酶与拓扑异构酶IV两个靶位，在保持强革兰阴性菌活性的基础上，增强了抗革兰阳性菌与厌氧菌活性，并对支原体、衣原体等有效。近年上市的有吉米沙星与巴洛沙星。 目前正在研发中的氟喹诺酮类有多种。西他沙星抗菌活性强，MIC90：葡萄球菌≤μg/ml，A组与B组链球菌≤μg/ml，粪肠球菌1μg/ml，屎肠球菌μg/ml，耐甲氧西林金葡菌（MR鄄SA）为1μg/ml，对临床分离的耐喹诺酮的铜绿假单胞菌的活性比当前应用的品种强得多。西他沙星本身无抗真菌作用，但与二性霉素B、氟康唑、咪康唑等抗真菌药有明显的协同作用。 奥鲁沙星结构与西他沙星相似，抗菌活性亦相匹敌。ABT-492与DK-507k抗菌活性比莫西沙星、佳替沙星强，而且对耐喹诺酮的肺炎链球菌亦有较强作用。DQ-113对多重耐药性革兰阳性菌有作用，MIC为～2μg/ml。AVE-6971抗甲氧西林敏感菌（MSSA）与MRSA的MIC50/MIC90分别为与μg/ml，已完成I期临床试验。 还有一个重要趋势，就是结构变幅更大的喹诺酮类药物研究得到关注。近年上市的帕珠沙星、鲁利沙星结构与一般喹诺酮有很大不同，前者的主核7-位与环丙基的碳相连(C-C键)，后者1,2位与含硫四元环并联。但抗菌活性、药动学性能、安全性与一般第三代喹诺酮无明显差异。 非氟喹诺酮格林沙星(garenoxacin,BMS-284756,T-3811)抗肺炎链球菌、溶 血性链球菌、MRSA、CNSA等活性比环丙沙星、莫西沙星、哌拉西林/他唑巴坦、氨苄西林/舒巴坦、亚胺培南强，具有良好的药动学性质，已进入III期临床试验。 PGE-9262932对环丙沙星、喹诺酮高度耐药的MRSA，耐青霉素肺炎链球菌（PRSP），有很强的活性。对屎肠球菌的MIC90>μg/ml，在试验过的43种600株临床分离菌(包括革兰阳性与阴性菌)中有能被≤1μg/ml的PGE-9262932抑制，药动学性质与已应用的氟喹诺酮相似，但毒性低于相应的氟喹诺酮。DX-619对耐甲氧西林、万古霉素与喹诺酮的金黄色葡萄球菌有作用，据MIC90比较，其抗菌活性比环丙沙星、左氧氟沙星强32倍，比加替沙星、莫西沙星强16倍，已完成I期临床试验。研发中的非氟喹诺酮还有奈诺沙星。 还有一些新型的2-吡酮类化合物。ABT-719对MRSA、耐环丙沙星的金葡菌、表葡菌和肠球菌等有很强活性，对耐环丙沙星的铜绿假单胞菌、耐万古霉素的屎肠球菌和脆弱拟杆菌亦有较强作用。A-165753与A-170568抗菌谱广，对需氧菌与厌氧菌包括脆弱拟杆菌都有较强活性。ABT-255抗结核分支杆菌(包括现有抗结核药的耐药菌)活性优于利福平、异烟肼与乙胺丁醇，MIC在～μg/ml之间，抗金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌与大肠埃希菌的MIC分别为、与μg/ ml,ED50各为、与(口服)。 恶唑烷酮类研究日趋深入 上世纪末问世的利奈唑酮是全新的恶唑烷酮类化合物，其抗菌作用与万古霉素相似，对葡萄球菌、肺炎链球菌、酿脓链球菌、无乳链球菌、粪肠球菌、屎肠球菌等革兰阳性球菌有强大抗菌活性，对MRSA、PRSP和VRE仍然保持高度活性。 近年来，恶唑烷酮类抗菌药研究正逐步深入，发现活性更强和对革兰阴性菌也有一定作用的化合物，如AZD-2563、DA-7867、PUN-171933、PUN-179954、Ranbezolid(RBX7644)、VEC-3783以及吡嗪并吲哚或恶嗪并吲哚取代的新恶唑烷酮等。其中AZD-2563抗菌活性强，PUN-171933对流感杆菌、黏膜炎莫拉氏菌亦有作用，两者已进入临床试验，DA-7867活性更强，抗MRSA的MIC为≤～μg/ml(利奈唑酮在同样条件为1～2μg/ml)，抗粪肠球菌与屎肠球菌的MIC为～μg/ml(利奈唑酮为～2μg/ml)。 新型抗结核药不断涌现 当结核杆菌对传统抗结核药耐药情况越来越严重时，不断涌现出来的具有抗结核作用的新化合物给人们带来希望。 硝基咪唑并吡喃类化合物PA-824具有双重作用机制，既抑制结核杆菌的蛋白质合成，又抑制细胞壁霉菌酸合成，对增殖期的与发育休止期的结核杆菌都有杀菌作用，与现有的抗结核药不交叉耐药，抗多重耐药性结核杆菌的活性与敏感性结核杆菌相同。该药在小鼠与豚鼠结核杆菌感染实验模型上进行短期与长期口服治疗试验中，都获得与异烟肼相同或更好的疗效，是当今最引人注视的品种之一，正在进行临床试验。 二芳基喹啉类化合物TM-207作用于向分支杆菌生长提供能量的三磷酸腺苷合成酶质子泵，能抑制所有的分支杆菌，并不与临床应用的抗结核药包括莫西沙星等交叉耐药，在大鼠模型上单药治疗与目前标准三联(利福平-吡嗪酰胺)治疗同样有效。 被纳入新结核药物研究开发的品种还有：吡咯类化合物BM-212、LL-3858、二氢咪唑并恶唑类化合物OPC-67683、二哌啶类化合物SQ-609、长链磺酰胺类化合物N-辛磺酰基乙酰胺与苯并[c]菲啶类化合物苄卡利铵与乙卡利铵等。 抗深部真菌药受重视 过去应用的合成抗真菌药有20余种，但可用于治疗深部真菌感染的仅有咪康唑等5种。本世纪上市的10余种合成抗真菌药中有3种可用于深部真菌感染：即伏立康唑、磷氟康唑与最近上市的宝刹康唑。该药抗念珠菌活性与依曲康唑相似，抗曲霉菌活性比两性霉素B强(MIC达～μg/ml)。 正在研究开发中的抗真菌药有：①瑞夫康唑，抗菌性能与伏立康唑相似，T1/2长达83～157h。②BAL-8557抗念珠菌,曲霉菌活性强,水溶性好,正进行II期临床试验。③CS-758(R120758)抗耐氟康唑的念珠菌属活性有明显改善。④KP-103抗念珠菌,曲霉菌。⑤TAK-456抗念珠菌,曲霉菌,新型隐球菌活性较强。⑥SS-750结构虽较简单，但抗念珠菌属、曲霉菌属与隐球菌属活性强，生物利用度高(75%)，蛋白结合率低(50%)，尿中排泄率为75%。⑦阿巴康唑抗新型隐球菌活性比氟康唑强100倍。⑧阿唑林具有较强抗念珠菌,皮肤真菌与鳞斑霉活性。 比较传统的二氢叶酸还原酶抑制剂类也有一些新的化合物被发现有抗菌活性。例如，克拉普林具有较强的抗革兰阳性菌(包括MRSA等耐药菌)活性，II期临床试验有效率90%以上，革兰阳性菌清除率80～90%。目前，正在进行III期临床试验。另外，研究人员还发现，对现有抗生素耐药菌有作用的化合物有：螺异恶唑衍生物KY-9、新喹啉-吲哚衍生物SEP-32196与SEP-132617、联苯羧酸酯类化合物NE-2001。 来源：中国医药报

组合生物合成促进大环内酯类新药开发与发展大环内酯类抗生素是一类具有12~16碳内酯环的药物，是抑制蛋白质合成的快速抑菌剂，为现今最为常用的口服抗菌药物之一，对需氧革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌、支原体、衣原体、军团菌、弯曲菌和幽门螺旋杆菌有很好的抗菌作用，广泛应用于感染性疾病和非感染性疾病的治疗，如人埃立克体病（HE）、小螺菌鼠咬热、疟疾、弓形虫脑炎、放线菌病和复发性斑疹伤寒等。此外，大环内酯类抗生素还具有对心血管疾病的防治作用、促进腹部手术后胃肠功能恢复、细胞穿透作用和驱除家畜肠内寄生虫等。因此，大环内酯类抗生素是一类重要的药物，学术界应该继续深入研究，开发效果更好的新药。 目前，从自然界得到具有预期性质的抗生素越来越困难，研究人员越来越多的转向用组合生物合成技术来开发新的药物。组合生物合成技术是在基因水平上由微生物合成各种各样的化合物，其研究是建立在化合物已知的生物合成途径的基础上，通过对产生抗生素微生物的次生代谢产物合成途径中涉及到的一些酶的编码基因的操作，来获得可能具有生物活性的衍生物或具有新结构的已有药物类似物。一般来说，对基因的操作主要有：敲除、插入和互换等。经过基因操作后，同时表达来自不同生物合成途径的单个基因，这些基因编码的酶互补发挥作用从而产生新的非天然的“天然”产物。事实上，这些酶往往连接成巨大的多酶联合体，从而成为一个“域”，合成反应就沿着这个“域”的方向进行。因此，组合生物合成的途径就要求将数个合成酶以尽可能多的方式融合成单个酶“域”，以使酶的组合链能产生更多改变了的化合物。近来的研究表明，这些杂交的酶能“忠实的”完成它们的预期任务。 由于内在的基因结构特征和产生聚酮代谢物的能力，聚酮合酶(PKS)是组合生物合成技术的一个重要组成部分。PKS主要分为三类，Ⅰ类PKS主要由酮基合成酶（KS）、酰基转移酶(AT)、脱氢酶(DH)、烯酰还原酶(ER)和酰基载体蛋白(ACP)等功能域组成。KS、AT、ACP是链延伸反应的“最小PKS”，延伸完成的长链由硫酯酶(TE)功能域催化环化成红霉素的前体6-脱氧红霉内酯B(6-DEB)；Ⅱ类PKS是含有一组可重复使用单元的多酶复合体，其催化链的延伸使之成为一个很长的中间体，然后通过区域专一性的催化形成芳香族聚酮化合物，如四环霉素；Ⅲ类PKS是一种可重复使用的同源双亚基蛋白，在不需要ACP的情况下直接催化泛酰辅酶A间的缩合，只要合成单环就能使双环芳香类聚酮化合物的生物合成成功。现在我们所提到的PKS多指Ⅰ类PKS。目前研究比较多的PKS有苦霉素（Pik）、泰乐霉素（Tyl）、6-脱氧红霉内酯（DEBS）等的PKS，其中尤以PikPKS的研究较多。 聚酮化合物及其他微生物代谢产物通常没有生物活性，还需经过后期修饰，其中一般有糖基化的过程，而所接上的糖一般是某种形式的脱氧糖，所以相应的将脱氧糖合酶称为DOS，由于DOS对PKS化合物的重要性，并根据其基因的可操作性，一般把对DOS基因的操作也归入组合生物合成的范畴。 此外，非核糖体肽合成酶(NRPS)的研究也是组合生物合成研究的一个部分。它的合成过程和Ⅰ类PKS十分相似，也是由起始、链延伸及终止各模块组成。一个腺苷化反应的活化“域”将特定的氨基酸转换成腺苷酸，然后这个氨基酸和邻近肽载体蛋白(PCP)上的硫基形成硫酯，PCP之间的缩合功能“域”催化肽键形成，研究人员通常叫其“最小NRPS”，经过几个延伸过程，最后硫酯酶“域”将完成的肽切下。 大环内酯类抗生素是通过聚酮途径合成的，组合生物合成技术在进一步开发新的大环内酯类抗生素的研究中具有广阔的前景。例如，国外学者Yeo Joon Yoon等人利用委内瑞拉链霉菌产生的苦霉素系统，把编码PikAⅣ的基因敲除，并将泰乐霉素的TylGⅤ基因利用质粒为载体，转入PikAⅣ基因敲除的变异株，使来源于染色体和质粒的基因互补产生杂交的酶系统合成了新的大环内酯类物质，其具有明显的生物活性，能显著抑制枯草芽孢杆菌的生长。 委内瑞拉链霉菌的Pik系统中，三种关键的酶和其独特的基因簇体系使这个紧凑的系统能产生多种大环内酯抗生素。最重要的是，PikAⅢ和PikAⅣ作为独立的蛋白质的出现和TE“域”能使聚酮链在两个不同的位点终止，从而产生两种不同大小的环系（12和14元环）；其次，Pik系统中的糖基转移酶DesⅦ能接受12和14元环两种环系作为底物进行糖基化反应；最后一点，PikC，即P450羟化酶，具有很强的底物和化学区域特异性，从而使这一系统呈现多样性。由18个基因产生的少于60kb的DNA能产生四大类的活性大环内酯抗生素，Pik系统是学术界认为的至今为止最简单但最实用的模块PKS系统。 组合生物合成技术为发现新化合物开辟了一条新途径。在5年多的时间里，人们已经利用组合生物合成技术发现了200多个新的聚酮化合物，这些化合物中的大多数是不可能或很难用现有的其他方法得到的。未来对PKSs、NRPSs和DOS的结构和酶学的深入研究以及它们之间的组合变换操作，组合生物合成与DNA改组技术的结合，都将能使我们得出更好的新药合成策略，得到更多的新结构化合物，并逐步解决变异株产量降低的问题。组合生物合成技术的未来无疑将是非常光明的。