合理药物设计国内外研究现状

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自二十世纪九十年代末开始，各种学科得到迅猛发展，药物设计领域也开创了一个新的局面——合理药物设计阶段。合理药物设计，是基于遗传学、生物化学、分子生物学、酶学、信息学和计算机等众多学科所研究的成果，通过整合、完事，从而再对药物进行合理的设计。基于这些基础领域研究中所得到的酶，将核酸、离子通道和受体等作为潜在药物设计靶点，并且将其它天然底物化学结构特征和类源性配体作为参考，从而使我们设计出合理的药物分子，然后再通过选择性作用于某种靶点再获得相应的新药。其中计算机辅助药物设计（CADD）是合理药物设计获取重大突破的主要原因。2006年至今，结构生物学研究有了重大突破，发现了神经氨酸酶的新配体结合位点，这为新品种神经氨酸酶抑制剂的深入研究与设计提供了重要的依据。奥司他韦（Oseltamivir）是一种作用于神经氨酸酶的特异性抑制剂，其抑制神经氨酸酶的作用，可以抑制成熟的流感病毒脱离宿主细胞，从而抑制流感病毒在人体内的传播以起到治疗流行性感冒的作用。奥司他韦是基于结构的合理药物设计的成功案例，在这种药物的研发过程中大量应用了计算机辅助药物设计的手段，根据靶酶的三维结构有针对性地设计了高效低毒专一性强的神经氨酸酶抑制剂。42092

罗氏制药有限公司是奥司他韦的专利持有人，目前他们生产的奥司他韦磷酸盐胶囊剂（商品名中国大陆称达菲，港译特敏福，台湾译为克流感）是市场上唯一的奥司他韦制剂。2005年10月间，由于禽流感在世界范围的扩散，全球掀起一股抢购达菲的风潮，罗氏也因为不肯开放奥司他韦的专利权、限制达菲销售等行为而遭到广泛的谴责。

奥司他韦是一类神经氨酸类似物，此类药物最早出现的是葛兰素•史克公司开发的扎那米韦。由于扎那米韦的物理化学性质不利于生物体吸收，因而该药物生物利用度低，给药途径单一，患者顺应性较差。奥司他韦是在扎那米韦的基础上，根据神经氨酸酶天然底物的分子结构，以及神经氨酸酶催化中心的空间结构进行合理药物设计所获得的，是继HIV整合酶抑制剂之后应用合理药物设计手段成功获得的另一个药物。论文网

奥司他韦于1996年首次合成，1998年2月26日获得美国专利，1999年10月首次在瑞典推出，随后进入加拿大、欧盟和美国市场，2002年获准在中国推出。

2005年12月，牛津大学的研究结果显示禽流感病毒开始对特敏福产生抗药性。12月22日，罗氏药厂敦促增加特敏福的剂量对抗禽流感。

奥司他韦作用的靶点是分布于流感病毒表面的神经氨酸酶。神经氨酸酶在病毒的生活周期中扮演了重要的角色，流感病毒在宿主细胞内复制表达和组装之后，会以出芽的形式突出宿主细胞，但与宿主细胞以凝血酶-唾液酸相连接，神经氨酸酶以唾液酸为作用底物，可催化唾液酸水解，解除成熟病毒颗粒与宿主细胞之间的联系，使之可以自由移动侵袭其他健康的宿主细胞。抑制神经氨酸酶的活性可以阻止病毒颗粒的释放，切断病毒的扩散链，因而神经氨酸酶可以成为治疗流行性感冒的一个药物靶点。

人们很早就已经通过X-射线衍射的方式获得了神经氨酸酶的三维结构，并且获得了神经氨酸酶活性中心的相关信息。研究显示，神经氨酸酶的活性中心是一个由高度保守的11个氨基酸序列构成的口袋，活性口袋的入口处分布一个疏水区和一个正电荷集中区，口袋的底部是一个负电荷集中的裂隙。这种活性口袋的结构可以很好地结合其天然底物唾液酸。

设计者以一个体积较大的烷基取代了唾液酸中的甘油，利用这一结构与活性口袋中的疏水区相结合；3位的氨基取代了唾液酸中的羟基，以此与活性口袋底部的负电中心结合；1位的羧酸是与活性口袋口部的正电中心结合的结构，在奥司他韦的设计中用乙醇将游离的羧酸封闭，这种结构本身对靶酶没有抑制活性，但是由于封闭了极性的羧酸末端，可以提升药物分子的吸收，获得较好的药代动力学性质，在体内经催化水解后，游离的羧酸重新释放，显示相应的抑制活性，这种设计在药物化学中叫做前趋药。