主要作者及发表信息
该研究的主要作者包括 Panhu Zhu、Tao Zhou、Hong Chen、Xingru Chen、Xiaobing Wang、Lingyi Kong 和 Minghua Yang，研究发表于《Journal of Medicinal Chemistry》（2023年第66卷，7497-7515页），被美国化学会（ACS）出版。文章的 DOI 为 https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c00266。
研究背景
本研究属于药物化学与抗真菌药物研发领域，主要聚焦于 triazole（三唑类）化合物在抗真菌治疗中的应用和优化。目前，真菌感染尤其是侵入性真菌感染正在成为医学领域一项严峻挑战，尤其是在免疫力低下的个体中，例如新冠病毒（COVID-19）相关的肺部曲霉病，其死亡率超过40%。Candida（念珠菌）和 Aspergillus（曲霉菌）是主要导致真菌感染的病原体，其中耐药性问题尤为突出，包括对多种抗真菌药物耐药的“超级真菌”如 Candida auris 的出现。
三唑类（triazoles）作为 azole 类抗真菌药物的一个重要突破，在侵入性真菌感染治疗中发挥了重要作用。尽管临床上已有约40种三唑类药物及候选药物问世，但现有药物在耐药真菌的治疗上逐渐显现不足。另一方面，三唑类药物的作用机制主要通过抑制真菌细胞中 ergosterol（麦角固醇）的生物合成核心酶 lanosterol 14α-demethylase（即 CYP51）实现。而当前的研究表明，通过优化三唑类药物的侧链，可以显著改善抗真菌活性及对耐药菌株的治疗效果。
本研究的总体目标是设计、合成并表征全新结构的三唑类抗真菌化合物，特别是通过优化其侧链结构以提升药物效能和选择性，同时克服当前真菌耐药性问题。
研究流程
化合物设计与合成
研究团队以 fluconazole（氟康唑）为核心化合物框架，设计了三大系列三唑类化合物，通过增加或优化侧链结构以提升其与 CYP51 的结合能力。在设计过程中，研究利用分子对接模拟和药物化学参数优化（如 Log P 值）选择潜在候选化合物。目标化合物通过简单且高效的有机合成路线完成，采用常规试剂与催化条件制备，所有化合物经 NMR 和 HRMS 表征纯度及结构。
体外活性检测与初步优化
设计并合成的化合物首先在体外测试抗 Candida albicans 活性，采用最低抑菌浓度（MIC80）作为评估指标。所有化合物均表现出比氟康唑（MIC80 = 0.500 μg/ml）更强的抑菌活性。其中，侧链含有 indazole（吲哚唑）结构的化合物 B1-B4 表现尤为突出，MIC80 最低可达 0.015 μg/ml。此外，在所有测试的化合物中，S-构型（绝对构型配置）显示出更优的活性。
侧链结构优化
研究团队对表现最佳的核心结构进一步优化，探索亲脂性、链长及取代基等因素对活性的影响。发现含两至三碳的侧链分子，以及带溴化吲哚片段的化合物（如 F24）表现出最佳抗真菌活性，尤其对多重耐药的 Candida albicans 菌株效果显著，MIC80 值为 0.015 μg/ml，比氟康唑强 32 倍。此外，化合物 S-F24 对 Cryptococcus neoformans 和 Aspergillus fumigatus 等其他具有治疗挑战的真菌也具有良好的效果。
机制研究
通过分子对接研究，发现 S-F24 通过其 triazole 基团与 CYP51 的活性位点形成 Fe2+ 键，而其侧链可进一步与酶的疏水口袋形成 π−π 和 π−阳离子相互作用。与对接模式一致，进一步的 GC-MS 分析显示 S-F24 处理后 Candida albicans 菌株中 ergosterol 的合成显著受抑，lanosterol 聚集，这表明 S-F24 有效阻碍了真菌的关键生物途径。
安全性评估
团队进一步对 F21 和 S-F24 的毒性及选择性进行评估。在人类正常细胞系上，化合物表现出较低的毒性（IC50 值 13.97-29.22 μM）。另外，通过检测红细胞溶血效应，S-F24 的溶血率与氟康唑接近，显示出良好的安全性。此外，S-F24 对人 CYP3A4 的抑制效价与其抗真菌效价相比具有超过100倍的选择性，提示潜在药物相互作用风险较低。
抗性评估与递归传代实验
化合物 S-F24 还表现出较低的耐药性诱导倾向。在 20 代递归传代实验中，S-F24 的 MIC80 值仅增加 8 倍，而氟康唑增加超过 100 倍。
动物实验评价
在 ICR 小鼠侵入性真菌感染模型中，S-F24 对 Candida albicans 和多重耐药株均显示出剂量依赖的治疗效果。对于多重耐药株感染的小鼠，S-F24 的治疗效果已明显优于现有对照药物 voriconazole。除侵入感染外，在皮肤真菌感染模型中，S-F24 亦表现出优越的伤口愈合效果。
药代动力学研究
初步的药代动力学研究显示 S-F24 的半衰期为 1.04 小时，其清除率和药时曲线（AUC）指标与 voriconazole 接近，表明其有进一步优化的潜力。
主要研究结果
- S-F24 是一种高效、广谱的抗真菌候选分子，在多重耐药和标准菌株中均表现良好。 - 其独特的侧链设计增强了对 CYP51 结合的多样性并提升了活性。 - 在动物模型中对侵入性和浅表性真菌感染均显示显著疗效。 - 具有良好的细胞选择性和适当的安全性指标。
研究结论与意义
该研究表明，通过侧链优化，三唑类药物在对抗多重耐药菌株方面仍具有巨大的潜力。S-F24 的高效抑菌特性、安全性及其独特机制为未来抗真菌药物开发提供了全新视角。不仅如此，该分子还可能用于广泛的真菌感染的治疗，具有显著的临床转化意义。
研究亮点
- 设计并揭示了一种可克服耐药性的全新三唑类化合物。 - 优化侧链互动，深入探讨 CYP51 抑制机制。 - 强调了 S-F24 的广谱性能、安全性和治疗潜力，为抗真菌药物研发提供了清晰思路和重要参考。