抗真菌药物的市场概况和研发趋势
方成玲
[摘 要]白念珠菌感染在临床上的致病性真菌感染中占有的比重较大，与之相关的耐药性问题日趋严峻，目前，临床上运用的抗真菌药物始终存在着严重的肝肾毒性。基于蛋白结构的新型抗真菌药物研发可以有效的抑制白念珠菌生长的新型抗真菌药物，并且在根本上解决出现的问题。
[关键词]蛋白结构；新型抗真菌药物；研发过程
中图分类号：R914 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0095-01
在研究的前期，通过对临床上白念珠菌感染标本的直接取样，可以从真菌胞浆蛋白合成通路、细胞壁合成、细胞骨架组装等几个方面进行潜在药物靶点的分析，通过结合着生物信息学的技术，利用蛋白稳定性和二级结构的具体预测，以大规模的方式，筛选出具有药物靶向作用的候选基因，针对作用靶点完成结构的解析，以结构为重要的基础，采用FBDD技术，获得具有特异性抑制作用的新型抗真菌先导化合物，从而對动物疾病模型进行有效性的验证，筛选出具有临床药效的先导化合物，以便指导着先导化合物的进一步优化。
1 真菌基因组学和蛋白质组学
在深部真菌感染率迅速提升和现有抗真菌药物耐药性日趋严重的情况下，临床上对于广谱、高效和低毒的新型抗真菌药物的需求较为迫切，如果依靠着现有的药物进行大量的结构修饰，发现新型抗真菌药物将难以满足临床上的实际需要。分子生物学、结构生物学、计算化和组合化学等学科取得了飞速发展的态势，使新药研究领域取得了革命性的突破。通过将这些新技术运用至抗真菌新药的研究中，取得了圆满的成果，推动了抗真菌新药的研究速度。近年来，真菌基因组学的研究迅速发展。在2001年，对三种主要病原真菌（念珠菌、曲霉菌、隐球菌）的基因组序列进行排序，从而在新的抗真菌药物研究中取得了突破性的进展。通过生物信息学技术，但在不同种类的真菌进行比较分析基因序列和人类基因序列，可以发现在人类不保守的基因在不同种类的真菌，进一步深入了解这些基因的功能，发现功能基因。蛋白质组学的快速发展是蛋白质表达和纯化的功能基因翻译，并对这些蛋白质的生物学功能进行了分析。基于这些新的药物设计目标，有望找到具有广泛抗真菌活性的抗真菌药物，低毒性，无交叉抗性。
2 计算机辅助药物设计技术
随着分子生物学和结构生物学的快速发展，我们将对越来越多的抗真菌药物的三维结构进行测量。尽管某些目标的三维结构很难被发现，但可以通过同态建模建立三维分子模型。抗真菌药物的目标酶的三维结构信息的基础上利用分子对接和虚拟大规模筛选和新药设计技术，设计一个新的抗真菌化合物绑定到特定的酶，然后是铅化合物被用来优化结构，有望找到新的机制，抗真菌药物的新型结构。
第二军医大学药学院通过同源模建方法模建了氮唑类抗真菌药物作用靶酶--羊毛甾醇14α-去甲基化酶的三维结构，并阐述了与血红素辅基作用的残基、与电子供体作用和参与电子传递的残基、底物进出通道残基和活性位点残基。选用4种结构类型的15个氮唑类抗真菌药物，以活性类似物法搜寻药效构象，并将各化合物以药效构象对接到白色念珠菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶活性部位，详细探讨了唑类抗真菌药物与靶酶的作用模式。在此基础上，基于羊毛甾醇14α-去甲基化酶的活性位点进行新型抑制剂先导结构的设计。首先采用InsightII/BindingSiteAnalysis模块详细分析了靶酶活性位点的空穴大小，然后应用InsightII/MCSS模块分析了活性位点的各种力场分布，在此基础上通过InsightII/ludi模块设计得到了4个先导化合物。设计合成的4个先导化合物对测试的8种人类致病真菌都有抑菌效果，为首次报道的一类新结构类型的抗真菌化合物。经进一步抑酶活性实验证实，这4个先导化合物确为羊毛甾醇14α-去甲基化酶抑制剂，而且与氟康唑是竞争性抑制关系。设计的新型抗真菌化合物只谋求与真菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶活性位点残基通过非共价键可逆结合，避开了氮唑类药物由于与蛋白质血红素辅基结合而造成的在真菌和人的靶酶之间缺乏选择性的问题。
3 组合化学技术
组合化学的发展和成熟使得在短时间内合成大量的化合物成为可能。组合化学在新药研究中的应用无疑会增加领先化合物的数量和速度。近年来，组合化学已开始被用于抗真菌药物的研究，并在发现和优化抗真菌化合物方面取得了成功。通过组合化学技术来发现新的抗真菌化合物的基本思想：初始模板的结构选择潜在的抗真菌活性，组合库的设计结构在维持多样性的基础上，然后对组合库中的快速合成化合物的抗真菌活性进行筛选。目前，抗真菌起始模板的结构主要集中在以下4个领域：抗真菌活性、杂环化合物、多肽和抗真菌寡核苷酸。
国外课题组以4-甲酰基咪唑为起始模板结构，设计了7个结构类型的1H-咪唑-4-甲基氨基磺酰基取代化合物组合库，采用固相合成技术合成组合库中数千个化合物，从5个结构类型中都发现了体外抗真菌活性很强的先导化合物。与依靠经典的药物结构修饰来提高抗真菌活性的方法相比，采用组合化学技术发现和优化抗真菌先导化合物可降低成本，并大大提高了发现新药的效率，这有助于推进研发的速度。
4 讨论
综上所述，基于蛋白结构的新型抗真菌药物研发意义深远，随着三种主要病原真菌基因组序列的测序工作的完成，抗真菌药物的研究已进入基因组时代。之间的交集真菌基因组学、蛋白质组学、生物信息学和结构生物学和其他学科，预计能够对目标特定的真菌药物发现和验证，利用计算机辅助药物设计技术进行合理药物设计，结合的组合化学技术和快速合成和高通量筛选的快速和准确的技术检查，预计能够大大提升发现特异性高、低毒性、无交叉耐药性的新抗真菌药物的速度。
参考文献
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