Mol. Pharm.:新型抗艾药可抑制病毒早期感染

2011-11-09 MedSci原创 MedSci原创

美国犹他州大学研究人员开发出一种新型杀菌素,能和艾滋病(HIV)病毒包膜上的糖结合,从而阻止其继续感染。该成果有望作为一种新的早期疗法,预防HIV通过性途径传播。该研究发表在近期的在线杂志《分子制药》上。 多年来,杀菌素多是凝胶形式来预防HIV通过性途径传播,但收效甚微。HIV要形成感染,必须首先进入宿主细胞,然后控制细胞复制机制来自我复制,新的HIV再去感染其它细胞。在病毒进入与复制这

美国犹他州大学研究人员开发出一种新型杀菌素,能和艾滋病(HIV)病毒包膜上的糖结合,从而阻止其继续感染。该成果有望作为一种新的早期疗法,预防HIV通过性途径传播。该研究发表在近期的在线杂志《分子制药》上。

多年来,杀菌素多是凝胶形式来预防HIV通过性途径传播,但收效甚微。HIV要形成感染,必须首先进入宿主细胞,然后控制细胞复制机制来自我复制,新的HIV再去感染其它细胞。在病毒进入与复制这两步中,都为抗艾滋病药物提供了潜在靶点。论文作者、犹他州大学生物工程与制药化学副教授帕德里克·基瑟说:“但目前临床试验中所用的抗HIV药物,大部分都是瞄准病毒的复制系统;而在阻止病毒进入方面研究很少,这种方法能在病毒和目标细胞作用之前就使其失去活性,同时,这种方法成本很高且产量极低。外源凝集素(Lectins)就是这种方法中使用的药物。”

外源凝集素是自然界发现的一类分子,能和某些特殊的糖结合在一起。HIV病毒外面包着一层糖类包膜,能使它们躲过免疫系统。此前的研究显示,从植物和细菌中提取的外源凝集素能和HIV包膜上的糖结合,从而阻止其进入细胞。

但生产和提纯天然外源凝集素成本高得吓人。而基瑟和同事在一种名为(BzB)的化合物的基础上,开发出了一种人工合成的外源凝集素,能和HIV上面的糖残基结合,并加强了二者间的结合键,开发出了合成外源凝集素多聚物,由相同的亚单元构成,每个亚单元都包含了多重BzB结合位点。增加了BzB结合位点的数量和密度后,聚合物能更好地与HIV结合,大大提高了其抗病毒能力。

由于HIV变种很多,其病毒包膜上的糖也大不相同,基瑟和同事还对合成外源凝集素的光谱抗病毒性进行了评价,发现其不仅对广泛的HIV病毒种显出了同样的抵抗力,而且还是专门针对HIV的,对其它病毒的包膜没有影响。此外,他们还评价了该聚合物在一种果糖(精液中的糖,能中和外源凝集素类药物效力)中的抗HIV能力,发现其抗病毒能力在果糖中完全无损。

“这种多聚物在抗NIV方面非常有效,将一块方糖大小的BzB多聚物溶化在一浴缸的水中,其浓度足以阻止HIV感染细胞。”基瑟说,“理想的抗 HIV杀菌素包括效能、广谱性、选择抑制性、生物产量以及生物适应性等多方面。这些以BzB为基础的合成外源凝集素好像符合了所有这些关键的指标,为那些 HIV流行的地区,提供了一种可负担得起的,还具有升级潜力的干预式性传播预防药物”。

基瑟还表示,今后的研究将集中在对这些合成外源凝集素的效能评价上,观察它们被人体吸收后,预防HIV在组织间传播的效果,还将在灵长类动物身上进行测试。目前他们正在开发一种凝胶形式的聚合物,可预防HIV通过性途径传播。(生物谷 Bioon.com)

 

doi:10.1021/mp2002957
Activity and Safety of Synthetic Lectins Based on Benzoboroxole-Functionalized Polymers for Inhibition of HIV Entry

Alamelu Mahalingam, Anthony R. Geonnotti, Jan Balzarini, and Patrick F. Kiser

Lectins derived from plant and microbial sources constitute a vital class of entry inhibitors that target the oligomannose residues on the HIV envelope gp120. Despite their potency and specificity, success of lectin-based entry inhibitors may be impeded by high manufacturing costs, formulation and potential mitogenicity. Therefore, there exists a gap in the HIV microbicides pipeline that underscores the need for mass producible, synthetic, broad-spectrum, and biocomptabile inhibitors of HIV entry. Here, we present the development of a polymeric synthetic lectin, based on benzoboroxole (BzB), which exhibits weak affinity (25 M–1) for nonreducing sugars, similar to those found on the HIV envelope. High molecular weight BzB-functionalized polymers demonstrated antiviral activity that increased with an increase in ligand density and molecular weight of the polymer construct, revealing that polyvalency improves activity. Polymers showed significant increase in activity from 25 to 75 mol % BzB functionalization with EC50 of 15 μM and 15 nM, respectively. A further increase in mole functionalization to 90% resulted in an increase of the EC50 (59 ± 5 nM). An increase in molecular weight of the polymer at 50 mol % BzB functionalization showed a gradual but significant increase in antiviral activity, with the highest activity seen with the 382 kDa polymer (EC50 of 1.1 ± 0.5 nM in CEM cells and 11 ± 3 nM in TZM-bl cells). Supplementing the polymer backbone with 10 mol % sulfonic acid not only increased the aqueous solubility of the polymers by at least 50-fold but also demonstrated a synergistic increase in anti-HIV activity (4.0 ± 1.5 nM in TZM-bl cells), possibly due to electrostatic interactions between the negatively charged polymer backbone and the positively charged V3-loop in the gp120. The benzoboroxole-sulfonic acid copolymers showed no decrease in activity in the presence of a seminal concentration of fructose (p > 0.05). Additionally, the copolymers exhibit minimal, if any, effect on the cellular viability, barrier properties, or cytokine levels in human reconstructed ectocervical tissue after 3 days of repeated exposure and did not show pronounced activity against a variety of other RNA and DNA viruses.

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