????? 本周《自然》雜志發(fā)表一項(xiàng)基因泰克發(fā)現(xiàn)廣譜革蘭氏陰性菌抗生素的工作。作者以一類叫做arylomycin的天然產(chǎn)物作為先導(dǎo)物，借助晶體結(jié)構(gòu)信息和文獻(xiàn)SAR找到一個(gè)體內(nèi)、體外對(duì)現(xiàn)在威脅的幾個(gè)革蘭氏陰性菌活性很高的類似物（G0775）。然后作者通過一系列實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)化合物通過抑制一個(gè)叫做SPase的蛋白酶起效，并觀察到首例小分子配體與蛋白胺基側(cè)鏈形成共價(jià)復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。因?yàn)闄C(jī)理獨(dú)特G0775不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)室、臨床高度耐藥菌敏感，而且耐藥菌產(chǎn)生速度很慢。雖然分子量很大但這個(gè)化合物能夠較高效率穿過細(xì)菌細(xì)胞膜，過膜機(jī)理似乎是與多粘菌素類似的自身誘導(dǎo)吸收機(jī)制、而不是通過常見的水通道（porin）。
????? 革蘭氏陰性菌比陽性菌更難對(duì)付因?yàn)橛须p層細(xì)胞膜，導(dǎo)致很多高活性化合物無法到達(dá)靶點(diǎn)。上一個(gè)針對(duì)陰性菌的抗生素是多粘菌素，50年來尚未新型陰性菌抗生素出現(xiàn)。多粘菌素因腎**隱患使用受到限制，只作為末線用藥。多粘菌素化學(xué)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，構(gòu)效關(guān)系研究難度大、所以鮮有新類似物報(bào)道。但是多重耐藥菌正在快速出現(xiàn)，尤其是包括銅綠、鮑曼在內(nèi)的所謂ESKAPE(六個(gè)細(xì)菌的縮寫)，急需有效藥物。SPase是個(gè)老靶點(diǎn)，但以前主要是用來尋找相對(duì)容易的陽性菌藥物。以前有報(bào)道有些arylomycin類似物可以通過陰性菌的外層膜但殺菌活性不好，一個(gè)理論是SPase存在變異。
????? 首先作者決定保留大環(huán)母核。分子骨架對(duì)藥物活性十分重要，90年代Murcko統(tǒng)計(jì)當(dāng)時(shí)50%的藥物是32個(gè)分子骨架的衍生物，最近幾個(gè)晚期臨床的抗生素都來自四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)酯等成熟骨架。所以新分子骨架十分珍貴，這也是為什么羅氏去年投資Warp Drive Bio的genome mining技術(shù)尋找新分子骨架抗生素、今年P(guān)hil Baran利用有機(jī)化學(xué)最新進(jìn)展高效合成新骨架引起不小轟動(dòng)。
????? 作者主要改造三個(gè)區(qū)域，把兩個(gè)酚羥基用堿性胺烷基覆蓋是已知SAR，所以算是拿來主義。把羧基做成氰基酰胺是根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，原意是借用可逆共價(jià)蛋白酶抑制劑（如DPP4、組織蛋白酶K抑制劑）的設(shè)計(jì)理念用這個(gè)氰基與絲氨酸的羥基形成共價(jià)鍵。這個(gè)氰基的確貢獻(xiàn)了不少活性、但后來得到的G0775晶體結(jié)構(gòu)卻顯示這個(gè)氰基與SPase的一個(gè)胺基形成了加合物，可見理性設(shè)計(jì)有時(shí)也得依靠歪打正著。據(jù)作者稱這是第一例在晶體結(jié)構(gòu)中看到這樣的加合物，這可能是蛋白胺基與氰基的第一個(gè)加合物，但蛋白胺基與其它親電基團(tuán)的加合物文獻(xiàn)早有報(bào)道。的改動(dòng)是把四肽側(cè)鏈用一個(gè)二肽取代，但作者并沒有詳細(xì)解釋設(shè)計(jì)過程，我估計(jì)是用了組合化學(xué)的盲篩。G0775比先導(dǎo)物對(duì)多數(shù)細(xì)菌的活性增加500倍以上，對(duì)高度耐藥株也活性很高。
????? 找到高活性化合物只是現(xiàn)在藥物發(fā)現(xiàn)的第一步，深入了解藥物的工作機(jī)理對(duì)開發(fā)的去風(fēng)險(xiǎn)十分重要，現(xiàn)在機(jī)理（包括活性、脫靶活性、過膜性等）的不確定性也普遍認(rèn)為是藥物開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)因素之一。作者用基因組學(xué)分析了高度耐藥的CDC0160（一株克雷白氏菌）發(fā)現(xiàn)至少10種染色體變異和25種質(zhì)粒變異，導(dǎo)致這株菌對(duì)13類抗生素耐藥，但對(duì)G0775仍然高度敏感。作者通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)液成分增加或降低SPase水平，結(jié)果G0775活性也隨之改變。G0775也重復(fù)了SPase敲除的細(xì)菌死亡動(dòng)力學(xué)，共結(jié)晶實(shí)驗(yàn)顯示G0775確實(shí)與Spase形成復(fù)合物。耐藥性實(shí)驗(yàn)顯示在16倍MIC濃度下耐藥率也極低，耐藥株的基因分析顯示多數(shù)是SPase結(jié)合區(qū)的變異，說明G0775是通過這個(gè)靶點(diǎn)起效。作者也研究了這個(gè)藥物的過膜機(jī)理，證明不是通過多數(shù)陰性菌抗生素使用的水通道。
????? 這個(gè)工作從結(jié)構(gòu)改造角度講并無太大創(chuàng)新，但化合物鑒定做的比較深入。G0775成藥性雖然比先導(dǎo)物有很大改善（如去掉兩個(gè)酚羥基、四肽變二肽、羧基變酰胺等）、但分子量仍高達(dá)890。文章沒有報(bào)道PK，但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)要20小時(shí)內(nèi)皮下注射兩次，安全性、**數(shù)據(jù)也不完整。但是這個(gè)化合物因其廣譜體內(nèi)、體外活性為制藥界提供了一個(gè)優(yōu)質(zhì)先導(dǎo)物，為以后遠(yuǎn)望的人們提供了一個(gè)肩膀。
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