艾滋病（acquired immunodeficiency syndrome, AIDS）是由人免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV）感染导致人体防御机能缺陷（尤其是细胞介导的免疫机能缺陷），而易于发生机会性感染和肿瘤的临床综合征。其感染途径主要是通过性接触、血液和母婴（妊娠，分娩，哺育）三种途径传播。HIV是单股RNA病毒，分为HIV-1和HIV-2，以HIV-1为主，约占95%左右，HIV-2主要局限于西非地区。HIV感染的基本特征是表达CD4表型标志的辅助/诱导性T淋巴细胞（T4）亚群的耗竭，导致一系列免疫缺陷综合征。T4细胞表面的CD4分子是HIV外壳糖蛋白gp120高亲和力的细胞受体，两者的结合使T4细胞发生内噬作用，HIV去除外壳进入T4细胞发生HIV感染。由于HIV感染在缺乏CD4分子的细胞中也存在，因而有人提出CD4受体以外的机理：靶细胞与转HIV膜蛋白gp41的融合可能是HIV感染的另一种模式。抗体依赖性的增强病毒感染可能介导HIV感染，即病毒抗体复合物使巨噬细胞和T细胞发生感染，并可能由补体或Fc受体介导。无论何种模式的感染，HIV一旦进入靶细胞，病毒就开始了它自己特有的生命周期（见图1）。
HIV病毒密码通过逆转录酶（reverse transcriptase）、蛋白酶（protease）和整合酶（integrase）来表达。HIV一旦进入靶细胞，病毒RNA在逆转录酶作用下逆转录为病毒DNA；经核酶内切酶和整合酶的作用整合进入宿主细胞染色体DNA中；被整合的病毒DNA转录出病毒基因RNA和信使RNA；合成的病毒蛋白质在蛋白酶作用下产生成熟的HIV颗粒从细胞表面释放出来；病毒再重复这些步骤进行繁殖。因此阻断上述生命周期的任何一步都可以有效的控制HIV病毒的复制。本文主要介绍融合抑制剂、逆转录酶抑制剂、蛋白酶抑制剂和整合酶抑制剂的研究进展。
1 融合抑制剂
HIV-1包膜蛋白gp120与CD4细胞膜上CD4受体和复合受体（CCR5或CXCR4）结合是HIV感染的第一步，HIV与CD4细胞结合使细胞膜受到直接破坏，细胞内大量非整和状态的HIV、cDNA以及各种HIV RNA与病毒核蛋白一起可干扰宿主细胞正常功能，影响细胞的生物活性。因此抑制HIV与CD4细胞和复合受体（CCR5或CXCR4）结合是控制HIV感染的重要环节之一。
用大量合成的游离的CD4注射给病人，能有效的阻止HIV与CD4细胞结合，但是游离CD4分子量大，在体内易被裂解而失去活性。将免疫球蛋白IgG与CD4分子结合，形成CD4-IgG复合物，可使CD4在体内的半衰期增加。有两种氨基酸组成的小分子物质N-carbomethoxycarbonyl-prolyl-phenylalanyl bezylesters (CPFs, 1)能阻止HIV与CD4结合。体外试验表明，虽然CPFs不能改变被感染的T细胞病毒蛋白的产生，却能阻断感染的传播。葡萄苷酰鞘氨醇合成酶抑制剂PPMP（2）是一种新型的融合抑制剂，它能阻止靶点膜内糖鞘脂（GSL）的生物合成，进而通过调节HIV-1隔离菌群的膜糖蛋白与宿主细胞的CXCR4和CCR5的融合来减少细胞对感染的敏感性。小分子化合物TAK-779也是一种抑制病毒穿入的抑制剂，它能在膜融合阶段通过阻断病毒表面糖蛋白gp120和CCR5的相互作用而抑制HIV-1的复制。
Cyanovirin-N(CV-N)是从蓝细菌属的椭孢念珠蓝细菌（cyanobacterium）培养液中分离出的一种由101个氨基酸组成的蛋白质，利用基因工程技术在大肠杆菌内通过基因重组也可产生出重组CV-N。天然或重组的CV-N在极低的浓度下都能不可逆地抑制HIV-1、HIV-2及SIV，终止HIV-1的细胞间传播，它在高浓度时对人外周血淋巴细胞等亲HIV的细胞组织未见毒性。CV-N与病毒表面膜糖蛋白gp120有高亲和力从而阻断HIV从感染细胞向未感染细胞的传播。
二磺基萘的衍生物FP-21399，能通过阻断病毒的穿入而阻止未感染细胞的HIV-1的感染，I期临床研究表明，对病人单剂量（0.9, 1.7, 2.8, 4.2mg/kg）连续4周静脉给药治疗，疗效显著，不良反应少，持续时间短，半衰期为4小时，耐受性好，因此，FP-21399是一种有前途的抗艾滋病药物。
HIV与宿主细胞融合需要病毒膜蛋白 120和复合受体CXCR4或CCR5相互作用，并通过gp41的”spring-loaded”作用来进一步调节，以确保病毒的细胞脂质膜的融合，使病毒核苷酸进入宿主细胞。siamycin类似物SPC3，桦木酸(betulinic acid)衍生物RPR103611都能阻断HIV与宿主细胞的融合过程。由36个氨基酸组成的小分子肽pentafuside（T20，3）和AMD3100（4）现已进入II期临床研究。
因此，设计合成小分子化合物，从中筛选出抑制HIV与宿主细胞结合的药物，是抗HIV药物研究很活跃的领域之一。
2 逆转录酶抑制剂
HIV是逆转录病毒，其复制过程依赖一种独特的酶----逆转录酶（reverse transcriptase，RT）将病毒RNA逆转录为DNA前病毒。所以逆转录酶抑制剂能有效的抑制病毒的复制，是临床最早应用的抗艾滋病药物，可分为核苷类逆转录酶抑制剂（nucleoside reverse transcriptase inhibitors，NRTIs）和非核苷类逆转录抑制剂（non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors，NNRTIs）两类。
2.1 核苷类逆转录酶抑制剂
因为HIV复制所需的逆转录酶在人体中不存在，而用于抗癌、抗病毒的核苷类似物的合成已有报道，所以，核苷类似物是首先用来寻找抗HIV药物的一类化合物。首先用于临床的抗艾滋病药物是齐多夫定（zodoviudine, AZT, 5）。1984年发现齐多夫定具有抗HIV活性，1985年开始临床研究，1986年9月II期临床结束后即被FDA批准作为抗艾滋病药物。FDA批准的另外5个NRTIs是司他夫定（stavudine, D4T, 6）、扎西他滨（zalcitabine, DDC, 7）、拉米夫定（lamivudine, 3TC, 8）、去羟肌苷（didanosine, DDI, 9）、阿巴卡韦(abacavir，10)。
对核苷类化合物的结合改造是目前最有成效、最活跃的领域之一。核苷类化合物可改造的部分主要有碱基、核糖以及核苷键的构型等方面。其中，对核糖部分的改造是抗HIV-1药物研究的主要方面。与碱基的改造结果相比，对核糖部分的改造形式和效果要丰富得多。根据核糖环的2’,3’,4’,5’位取代情况可大致划分为 2’-取代、2’,3’-双去氧、2’,3’-双去氧-2’,3’-双去氢核苷类似物、异核苷、碳环和杂环核苷类似物。在这些结构改造中2’,3’-双去氧核苷类似物对抗HIV-1病毒活性最高，研究的也最多。2’,3’-二脱氧核苷类具有很好的抗逆转录酶活性，但是，该化合物尤其是嘌呤类，具有内在的化学不稳定性，Nair等设计合成的异二脱氧核苷类化合物（iso-ddA, 11）具有很好的化学稳定性和抗HIV活性。将天然脱氧腺苷的碱基由1位移到2位，合成了异脱氧腺苷（12）。
2.2 非核苷类逆转录酶抑制剂
近年来，一系列化学结构各异，但能高度专一地抑制HIV-1 RT的化合物得到了广泛的研究。它们与RT结合的共同部位是RT的P66亚基中的亲脂性袋状结构，是一个远离酶活性中心的杂二聚体。它们与RT结合后可以消弱RT的聚合作用从而抑制HIV-1的复制，其抑制效应与核苷类似物是非竞争性的。
S-1153（13）对多种耐药菌突变有强烈的抑制作用，是一新型的抗HIV药物。S-1153的晶体结合通过与HIV-1 RT形成复合体得到了确定。这种复合物具有独特的新型氢键网格，它能深入101、103及P66 RT的从属单位236的主键中，这些相互作用不可能被侧链突变而干扰。因此，RT/S-1153复合体对NNRTIs结合点的弹力突变有很强的抑制作用，是一种非常有前途的NNRTIs。奈韦拉平（nevirapine, 14）是首先通过临床研究上市的一种NNRTI，主要与核苷类似物联用治疗AIDS。美国FDA批准的非核苷类逆转录酶抑制剂还有依发韦仑(efavirenz，15)和地拉韦啶（delavirdine,16）。
3 蛋白酶抑制剂
在宿主细胞内，HIV有三个基因表达为多蛋白，即gag、pol及env。HIV蛋白酶是由HIV基因编码的天冬氨酰基蛋白酶，是病毒复制所必需的。在复制晚期，由蛋白酶负责在gag和gag-pol基因产物的8个不同位点进行特意性切割，形成成熟的结构性和功能性蛋白质，这一加工使无感染性的病毒具备了感染性，所以，HIV-1蛋白酶在病毒的成熟加工中起关键性作用。对它的抑制会产生不成熟、无感染性的病毒颗粒并导致病毒繁殖的终止。
美国FDA批准用于治疗艾滋病的HIV蛋白抑制剂有沙奎那韦（saquinavir, 17）、奈非那韦（nelfinavir, 18）、安泼那韦（amprenavir, 19）、茚地那韦（indinavir, 20）、洛匹那韦（lopinavir, 21）、利托那韦（ritonavir, 22）。
正在研究的蛋白酶抑制剂还有Pparmacia-Upjohn公司生产的PNU-140690，Triangle公司生产的DMP-450，Merck公司生产的DMP-851等
单用蛋白酶抑制剂虽然能够抑制HIV复制，但长期单独应用蛋白酶抑制剂不能彻底消灭体内的病毒，也不能阻止体内耐药病毒的出现。因此，蛋白酶抑制剂常与逆转录酶抑制剂联合应用。蛋白酶抑制剂口服后的生物利用度低，长期用药产生的毒副反应明显，而且不少HIV已产生对蛋白酶抑制剂的耐药性。因此，新的蛋白酶抑制剂有待进一步开发。
4 整合酶抑制剂
随着HIV-1分子生物学研究进展，HIV整合酶（integrase，IN）在病毒复制过程中的作用机理已逐步阐明，整合酶是病毒DNA-pol基因编码蛋白之一，它是HIV病毒基因表达和病毒复制所必需的酶。整合酶由N端区、中心区和C端区3个区域构成。N端区（残基1～50）包括2个与Zn2+结合的His和Cys残基部分；中心区域（残基51～212）包括核酸内切酶和多核苷酸转移酶位点，该区域的三个酸性氨基酸残基（Asp64, Asp116, Glu152）在整合酶超级家族和多核苷酸转移酶中是十分必要的，它们与二价阳离子Mn2+或Mg2+结合，是通常所指的DDE部分；C端区（残基212～288）包含基础氨基酸残基并与DNA结合，它的总体结构与SH3（src-homeology3）区域相似，能调节蛋白与蛋白间的相互作用。每个区域的结合都已通过X-衍射和NMR确定。在HIV复制过程中，整合酶的功能是将病毒DNA整合入宿主细胞染色体中。该整合过程分两步，第一步称为3’末端过程，即从病毒DNA 3’末端剪掉两个核苷酸，暴露出末端为CA的羟基（CAOH-3’）；第二步是一对由逆转录酶转录的病毒DNA插入宿主DNA，即链转移过程；然后，病毒DNA和宿主DNA通过综合修复完成整个整合过程。因此，整合酶在开发抗艾滋病药物中是一个很有吸引力的靶点。
化合物L-731,988(23)和L-708,906(24)有效抑制整合酶浓度的IC50分别为80和150μmol/L，是目前报道的最有潜力的整合酶抑制剂。两者也能抑制对逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂能产生耐药性的HIV-1巨噬细胞和T细胞Line-tropic株，而对被感染的宿主细胞无影响。
NCI的科学家发现，虽然二芳基取代砜类化合物（diarysulfones）不抑制RT，但对HIV-1的复制仍有相当强的抑制作用。进一步研究证实砜类(sulfones)和磺胺类（sulfonamides）化合物对HIV-1整合酶有抑制作用。 3,3,3’,3’-tetramethyl-1,1’spirobi (indan)-5,5’,6,6’-tetrol类化合物对纯病毒编码的整合酶蛋白质有很强的对抗作用，是一种新型的整合酶抑制剂。丙烯基雅槛蓝烷型倍半萜类化合物integric acid，对HIV-1整合酶也有很强的抑制作用。目前，尚没有整合酶抑制剂用于临床，各种类型的整合酶抑制剂还都在进一步研究之中。
HIV是单股RNA病毒，是艾滋病的致病因子。由于HIV显著的变异性造成大量HIV突变种的存在，给发现有效的抗HIV药物增加了极大的困难，也是HIV在强大免疫防御及抗病毒药物作用下仍能得以生存的重要机制。在HIV突变种中，不同变异株对宿主免疫抑制作用和对药物的敏感性均有所不同，能够同时对多种药物耐受的病毒很少，此外，当HIV对一种抗病毒药耐受时，可能会对另一种抗病毒药的敏感性增强。因此，不断研制开发新的抗HIV药物，联合用药来治疗艾滋病是当前抗艾滋病药物的研究方向。
本文转自：丁香园虚拟社区
