1、抗逆转录病毒药物的研究梁振洁广东工业大学轻工化工学院 09 级生物工程 1 班 广州 510006摘要：抗逆转录病毒药是一类于治疗逆转录病毒（主要是 HIV）感染的药物。 其作用是最大限度地抑制病毒的复制，保存和恢复免疫功能，降低病死率和 HIV 相关性疾病的发病率，提高患者的生活质量，减少艾滋病的传播。关键词：HIV，抗逆转录病毒药物，高效抗逆转录病毒治疗(HAART)前言：在近日举行的美国科学促进会年会上，南非流行病模拟与分析中心主任布莱恩威廉姆斯表示，通过测试每一个可能感染艾滋病病毒的人，并且用抗逆转录病毒药物对这些高危人群进行治疗，可在 5 年后阻止所有新的感染发生，并在 40 年内彻
2、底根除艾滋病这个全球“顽疾”。抗逆转录病毒药物可大幅降低人类血液中人类免疫缺陷病毒（HIV）的浓度，另外，除了保护人们免受艾滋病病毒侵袭之外，抗逆转录病毒药物还能降低个体的传染性，即艾滋病患者将艾滋病病毒传播给他人的能力。威廉姆斯称，人们最大的希望是不仅利用抗逆转录病毒疗法挽救艾滋病患者的生命，也希望这种疗法能够减少艾滋病病毒的传播。通过这种途径，或许能在 10 年内阻断艾滋病病毒的传播并将与艾滋病有关的肺结核的发病率减少一半，在 40 年内消灭这两种传染病。1.1 艾滋病的发病机理：HIV 病毒为逆转录病毒，所以遗传信息存在于两个相同的 RNA 单链模板中。该病毒能结合人类具有 CD4+受体
3、的细胞，特别是和 CD4 T 辅助淋巴细胞相结合，还能与神经细胞表面的半乳糖神经酰胺结合，逆转录酶可将病毒 RNA 逆转录为 DNA，然后 DNA 再与人类基因相整合。病毒 DNA 序列被感染细胞及其子代细胞终身携带。HIV 进入人体后能选择性地侵犯有 CD4受体的淋巴细胞，以 CD4T 淋巴细胞为主。当HIV 的包膜蛋白 gp120 与 CD4T 淋巴细胞表面的 CD4受体结合后，在 gp41 透膜蛋白的协助下，HIV 的膜与细胞膜相融合，病毒进入细胞内。当病毒进入细胞内后迅速脱去外壳，为进一步复制作好准备。最近研究表明，HIV 进入细胞内除 CD4受体外，还需要细胞表面的蛋白酶同 gp12
4、0 的 V3 环发生相互作用才能完成。HIV 病毒在宿主细胞复制开始，首先二条 RNA 在病毒逆转录酶的作用下逆转为 DNA，再以 DNA 为模板，在 DNA 多聚酶的作用下复制 DNA，这些 DNA 部分存留在细胞浆内。进行低水平复制。部分与宿主细胞核的染色质的 DNA 整合在一起，成为前病毒，使感染进入潜伏期，经过 2-10 年的潜伏性感染阶段，当受染细胞被激活，前病毒 DNA 在转录酶作用下转录成 RNA，RNA 再翻译成蛋白质。经过装配后形成大量的新病毒颗粒，这些病毒颗粒释放出来后，继续攻击其他 CD4T 淋巴细胞。大量的 CD4+T 淋巴细胞被 HIV 攻击后，细胞功能被损害和大量破
5、坏是 AIDS 患者免疫功能缺陷的原因。2.1 抗逆转录病毒药物抗逆转录病毒药物大体上是按照药物抑制逆转录病毒生存周期的不同时期来分类的。因此抗逆转录病毒药物的大体分类如下：逆转录酶抑制剂(RTI) 通过抑制 逆转录酶的活性来靶向抑制病毒 DNA 的合成。蛋白酶抑制剂 (PI)通过抑制蛋白酶的活性来靶向抑制病毒的组装。HIV 使用蛋白酶来分裂初始的蛋白来组装最终的新的病毒体。融合抑制剂（Fusion inhibitor）阻止 HIV 通过融合细胞膜来进入和感染细胞。整合酶抑制剂抑制酶的整合，整合酶对病毒 DNA 整合入感染细胞非常重要。研究中的抗逆转录病毒新药 今年的第 9 届美国抗逆转录病毒
6、会议(西雅图)着重介绍了很多正处于研发阶段的、对HIV 感染具有良好治疗远景的药物，它们包括：Tenofovir、DPC083、TMC125、ScheringC、AMD3100、BMS806，和 S1360 等。 2.1.1 核苷类抗逆转录酶抑制剂此类药物均为双核苷，通过阻断病毒 RNA 基因的逆转录过程，阻止病毒双链 DNA 形成，使病毒失去复制的模板。核苷类药物阻断 HIV-1 早期阶段的生命周期，以降低病毒的复制率。NRTIs 被 HIV 易感细胞摄取后，在宿主细胞内被磷酸化，形成具有活性的三磷酸化合物，这些核苷在病毒 RNA 逆转录过程中被掺入互补 DNA。从而干扰了新合成的 DNA
7、链的进一步延伸，使逆转录过程终止。由于改类药物仅能防止 HIV 易感染的初始感染，因此对已经感染的细胞没有抗病毒作用。Viread 是最新获得 FDA 批准的核苷类逆转录酶抑制剂(NRTI)，在小规模的期单药研究中，Tenofovir 使 10 名患者的 HIV 病毒载量在 21 天内均匀下降了 1.5log copies/ml。在降低病毒载量方面的疗效可以与利托那韦(RTV)的单药治疗相媲美。下一步的问题就是含有Tenofovir 的三联方案是否与现行的三联方案具有相当的疗效。 2.1.2 非核苷类抗逆转录酶抑制剂NNRTs 是一类化学结构完全不同，但具有同样的比厄够作用机制的化合物，能特异
8、性抑制 HIV-1.这类化合物的共同特点是：、高度抑制 HIV-1.对 HIV-2 和其他逆转录病毒无抗病毒活性；、通过与酶活性点附近的 p66 疏水区结合而抑制逆转录功能，而非 HIV-1逆转录酶底物竞争抑制剂；、毒性小，不抑制其他的 DNA 多聚酶；、该类药物间没有交叉的抗药性，与核苷药物间也没有交叉耐药性，并且与核苷类药物间还具有协同的抗病毒作用；、单独应有易引起耐药性。DPC083 作为一种 NNRTI 类药物，它被以为是依非韦伦的化学改良产品。它可以与 2 种核苷类药物组成三联方案，用于以前从未接受过 NNRTI 药物治疗的患者。在它与 2 个 NRTI 组成三联方案的 II 期临床
9、研究结果显示，在接受过抗逆转录病毒(ARV)治疗的患者中，有 72的人可以将 HIV 病毒载量控制在 400copies/ml 以下；而在从未接受过 ARV 治疗的患者中，将HIV 病毒载量控制在 50copies/ml 以下的患者则比例高达 79。 另外，DPC083 抗 NNRTI 耐药性突变的能力优于依非韦伦，而且 CNS 副作用和皮疹的发生频率也略低于依非韦伦。 TMC125 是“第二代”NNRTI 类药物，在设计上增加了与逆转录酶(RT)耐药突变活性部位相结合的化学结构。两项 II 期临床研究结果显示，经过 7 天的治疗，TMC125 可使对依非韦伦(施多宁)表型耐药的患者体内的 H
10、IV 病毒载量降低 0.89log copies/ml。而单药治疗时，TMC125 可在 7 天内将以往从未接受过 ARV 治疗的患者体内的 HIV 病毒载量降低 1.92log copies/ml。TMC125 在降低病毒载量方面的疗效，与另一项研究中由 FDA 批准药物组成的五联方案相似。它的主要副作用是头痛和腹泻。 2.1.3 蛋白酶抑制剂（PIs）HIV-1 在淋巴细胞内经逆转录酶作用后，进入细胞的染色体，形成前病毒，之后惊蛋白酶的作用而进一步晚上病毒结构。HIV-1 蛋白酶是一个有 pol 基因端编码含 99 个氨基酸，二倍体旋光对称 C（C 2）的天冬氨酰二聚体蛋白。PIs 模拟
11、HIV-1 多蛋白被蛋白酶水解部位的构型，在感染细胞内与 gag-pol 融合多蛋白竞争与蛋白酶结合，从而降低和抑制了蛋白酶的活性。也就是说，PIs 是阻断 HIV 在复制过程中所必需的蛋白质，从而完全阻遏 HIV 的复制。PIs 可进入包括外周血在内的多种组织器官而发挥抗病毒作用，因而疗效深入持久。但值得注意的是，PIs 口服生物利用低，长期用药会出现毒副作用甚为明显，且不少 HIV 毒株已产生了对 PIs 的耐药性。常用蛋白酶抑制剂有 saquinavir（SGC），indinavie（IDV），ritonavir（RTV），nelfinavir（NFV），lopnavir/Ritonvi
12、r2.1.4 细胞融合抑制剂 细胞融合抑制剂是通过阻止病毒与白细胞等免疫细胞接触融合而发挥作用的。HIV 并度与宿主细胞受体今日细胞是一系列复杂的过程。病毒的外壳有着不同的蛋白分子，它与细胞膜表面不同的特异性受体结合，然后融合并进入细胞内。阻断 HIV-1 进入细胞有两个靶点。一是以细胞膜为受体为靶点，如 CD+4淋巴细胞或辅助受体；二是以病毒膜蛋白为靶点，多数抑制剂敢于 gp120 与辅助受体的结合过程。 AMD-3100 AMD3100 是一种 CXCR4 协同受体抑制剂。该受体在晚期 HIV 感染的合胞体诱导表型中占上风。一项 II 期临床研究结果显示，该药固然对非合胞体诱导的病毒没有活
13、性，但它可以抑制具有双重趋向性的 CXCR4 病毒分离株。经过为期 10 天连续 24 小时给药，1 名具有SI 表型，CXCR4 受体占上风的患者体内的病毒载量下降了 0.89log copies/ml。目前该药已暂停进一步研发。BMS806 BMS806 是一种 gp120 融合抑制剂，该步骤是 HIV 病毒与淋巴细胞融合的第一步。目前只有相关的离体研究，其结果显示出该药对 A、B、C 和 D 亚型 HIV 病毒都具有广泛的抑制活性，相对而言，对 E、F、G 和 O 亚型病毒的活性稍弱。此药物可以扩大现有的临床治疗选择，增强抗逆转录病毒治疗的效果。 2.1.5 整合酶抑制剂 S1360 S
14、1360 是一种 HIV 整合酶抑制剂，可以通过引起整合酶结合部位的变异在体外显示出抗 HIV 活性，并可与 NRTIs、NNRTIs 和 PIs 产生协同作用。整合酶抑制剂的靶目标是整合酶，HIV 就是利用该酶将自己的遗传物质整合到受感染的细胞中。美国目前正在开展几项有关 S1360 的 I 和 II 期临床试验。 整合酶抑制剂最具治疗潜力的特点是，可以在体外抑制多种对现有药物耐药的临床分离株，从而为那些已经没有治疗选择或是选择无多的患者提供了新的希望。 3.1 抗逆转录病毒药物的新发展：针对对单抗逆转录病毒药物治疗的局限性和毒副作用，可以所有抗逆转录病毒药物中筛选一批药理性能好、疗效好高且
15、毒副作用小的抗逆转录病毒药物，组成联合治疗方案，即所谓高效抗逆转录病毒治疗(HAART)，俗称“鸡尾酒疗法”。这是抗逆转录病毒药物研究的新方向。HIV 病毒在短短的 1.5 天里，完成了进入细胞，复制遗传物质，组装新病毒，释放感染其他细胞的过程。HIV 病毒再从 RNA 到 DNA 逆转录的过程中缺乏纠正错误的酶。在这种短周期中的高错误率使病毒的突变十分迅速，带来了 HIV 病毒高的遗传突变率。多数的变异与亲代病毒相比没有优势，但有些突变继承了亲代的优势，让病毒更容易抵抗人体的免疫系统和抗逆转录病毒药物的防御。病毒的活性越高，对抗逆转录病毒药物的耐药性越强，因此抗逆转录病毒药物联合用药对于压制
16、 HIV 病毒繁殖，对抗病毒的抗药性是十分重要的。3.2.1 用药基本原则：、1、 联合用药，至少使用 3 种药物；2、终身用药；3、监控治疗以防治疗失败减少的毒性反应；4、治疗失败，则写一个治疗方案至少加入两种新药，最好选择 1 种新级别的药物。5、确保患者明了用什么要及合适用药；6、注意药物间互相拮抗作用。3.3 治疗成功与否的标志3.3.1 治疗成功（1） 病毒载量下降，至少要比开始治疗时下降1.0log，理想的是达到测不出的水平。（2） CD4细胞稳定或上升。（3） 从开始治疗的 3 个月没灭有艾滋病相关的治病出现。3.3.2 治疗失败(1) 病毒载量下降1.0log 或者出现 2 次
17、连续升高 0.5log 以上。(2) CD4细胞下降。(3) 在开始只治疗的 3 个月后出现新的艾滋病相关治病。3.4 联合用药3.4.1 联合用药的优点；1、 延缓或阻断因变异产出的耐药性并减轻药毒性，增强患者的耐受性；2、 减少艾滋病相关的治病，改善症状；3、 具有抗病毒复制多环节靶向作用。使抑制病毒复制作用增强，并能起到协同作用，使抗病毒能力加强。3.4.2 用药配伍通常是 1 级和 2 级药物配合2 个 NRTI+1 个 PI；2 个 NRTI+1 个 NNRTI； 2 个 PI+1 个 NRTI； 2 个 PI+1 个NNRTI。另外，在选用配方的时候，要注意药物间的拮抗。药物间的拮
18、抗会增加毒性或减低疗效表 3-1 1418 例患者的 AZT 和 AZT+ddI 治疗对比AZT AZT+ddI未发展成 AIDS 或死亡的百分比 66% 7%1 个月时病毒载量下降的百分比 68% 97%注：数据源于 Delta表 3-2 1156 例患者应用 2 种和 3 种药物治疗对比AZT+3TC AZT+3TC+Indinavir未发展成 AIDS 的百分比 89% 94%1 个月时病毒载量下降 0.6 log 2.3 log2 个月时病毒载量下降百分比 75% 99.5%10 个月时 CD4细胞上升数 40/mm 3 121/mm3注：数据源于 INCAS参考文献：1徐连芝，吴昌明
19、. 高效抗逆转录病毒治疗.简明艾滋病临床诊疗手册,2006；128：1552李继唐，李伟瑞，周笑梅.现行抗逆转录病毒的化学合成药.艾滋病的历程与防治新进展,2005；82:1053周先志，赵敏.人类免疫缺陷病毒抗病毒化学药物治疗.艾滋病治疗新技术2005；186:1954Jay.A.levy(美国)著，邵一鸣等译.HIV 和 AIDS 发病机理，科学出版社，20005世界卫生组织. Scaling up retroviral therapy in resource limited settings 2006-01-17.6抗逆转录病毒药物.维基百科7家庭医生保健网 20118彭译.抗逆转录病毒药物.大中华健康网 20119Sandstim E（著） ，王军(译).治疗艾滋病药物的研究现状与前景。外国医学，1986；5:226
