????? 本周《自然》雜志發(fā)表一項基因泰克發(fā)現廣譜革蘭氏陰性菌抗生素的工作。作者以一類(lèi)叫做arylomycin的天然產(chǎn)物作為先導物，借助晶體結構信息和文獻SAR找到一個(gè)體內、體外對現在威脅的幾個(gè)革蘭氏陰性菌活性很高的類(lèi)似物（G0775）。然后作者通過(guò)一系列實(shí)驗證明這個(gè)化合物通過(guò)抑制一個(gè)叫做SPase的蛋白酶起效，并觀(guān)察到首例小分子配體與蛋白胺基側鏈形成共價(jià)復合物的晶體結構。因為機理獨特G0775不僅對實(shí)驗室、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(guò)細菌細胞膜，過(guò)膜機理似乎是與多粘菌素類(lèi)似的自身誘導吸收機制、而不是通過(guò)常見(jiàn)的水通道（porin）。
????? 革蘭氏陰性菌比陽(yáng)性菌更難對付因為有雙層細胞膜，導致很多高活性化合物無(wú)法到達靶點(diǎn)。上一個(gè)針對陰性菌的抗生素是多粘菌素，50年來(lái)尚未新型陰性菌抗生素出現。多粘菌素因腎**隱患使用受到限制，只作為末線(xiàn)用藥。多粘菌素化學(xué)結構非常復雜，構效關(guān)系研究難度大、所以鮮有新類(lèi)似物報道。但是多重耐藥菌正在快速出現，尤其是包括銅綠、鮑曼在內的所謂ESKAPE(六個(gè)細菌的縮寫(xiě))，急需有效藥物。SPase是個(gè)老靶點(diǎn)，但以前主要是用來(lái)尋找相對容易的陽(yáng)性菌藥物。以前有報道有些arylomycin類(lèi)似物可以通過(guò)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。分子骨架對藥物活性十分重要，90年代Murcko統計當時(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(lái)自四環(huán)素、大環(huán)內酯等成熟骨架。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(lái)主義。把羧基做成氰基酰胺是根據晶體結構的設計，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）的設計理念用這個(gè)氰基與絲氨酸的羥基形成共價(jià)鍵。這個(gè)氰基的確貢獻了不少活性、但后來(lái)得到的G0775晶體結構卻顯示這個(gè)氰基與SPase的一個(gè)胺基形成了加合物，可見(jiàn)理性設計有時(shí)也得依靠歪打正著(zhù)。據作者稱(chēng)這是第一例在晶體結構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的加合物文獻早有報道。的改動(dòng)是把四肽側鏈用一個(gè)二肽取代，但作者并沒(méi)有詳細解釋設計過(guò)程，我估計是用了組合化學(xué)的盲篩。G0775比先導物對多數細菌的活性增加500倍以上，對高度耐藥株也活性很高。
????? 找到高活性化合物只是現在藥物發(fā)現的第一步，深入了解藥物的工作機理對開(kāi)發(fā)的去風(fēng)險十分重要，現在機理（包括活性、脫靶活性、過(guò)膜性等）的不確定性也普遍認為是藥物開(kāi)發(fā)的風(fēng)險因素之一。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)現至少10種染色體變異和25種質(zhì)粒變異，導致這株菌對13類(lèi)抗生素耐藥，但對G0775仍然高度敏感。作者通過(guò)調節培養液成分增加或降低SPase水平，結果G0775活性也隨之改變。G0775也重復了SPase敲除的細菌死亡動(dòng)力學(xué)，共結晶實(shí)驗顯示G0775確實(shí)與Spase形成復合物。耐藥性實(shí)驗顯示在16倍MIC濃度下耐藥率也極低，耐藥株的基因分析顯示多數是SPase結合區的變異，說(shuō)明G0775是通過(guò)這個(gè)靶點(diǎn)起效。作者也研究了這個(gè)藥物的過(guò)膜機理，證明不是通過(guò)多數陰性菌抗生素使用的水通道。
????? 這個(gè)工作從結構改造角度講并無(wú)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890。文章沒(méi)有報道PK，但動(dòng)物實(shí)驗要20小時(shí)內皮下注射兩次，安全性、**數據也不完整。但是這個(gè)化合物因其廣譜體內、體外活性為制藥界提供了一個(gè)優(yōu)質(zhì)先導物，為以后遠望的人們提供了一個(gè)肩膀。
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