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合成化学作为新抗生素突破口

发布时间:2016-11-23 10:41:07

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当代新药研发的多数领域是生物学驱动的,优质靶点是寻找新药的主要瓶颈。但是也有个别领域合成技术是一个限制因素,抗生素是一个突出例子。只有少数经过进化高度优化的化学结构可以有效地通过细菌细胞膜并和靶标结合。事实上严格地讲只有细菌通过生存竞争产生的杀菌物质才叫抗生素(antibiotic),而人工合成的抗菌物质应该叫抗菌素(antibacteria)。

熟悉抗生素的朋友知道抗生素结构都十分复杂,和其它药物结构有明显区别。著名的Lipinski五规则也把抗生素作为特例,从另一个侧面说明抗生素为了能穿过竞争对手的细胞膜是经过了漫长筛选过程的。在分子生物学时代,制药工业通过高通量筛选曾找到很多和细菌生存必要蛋白结合的小分子配体,但这些化合物的杀菌效果却远远不如传统抗生素,主要是过膜性差。非天然产物抗生素屈指可数。

而天然产物抗生素结构十分复杂,即使以现在的合成技术也只有少数高手可以高效地大幅度改造已有抗生素的结构。哈佛大学的Andrew Myers是个突出的例子。此人2005年首次全合成了结构复杂的四环素,并以此技术为平台成立了Tetraphase Pharmaceuticals, 目前市值11亿美元。全合成技术摆脱了抗生素研发对发酵中间体的依赖,所以以前无法合成的结构全新四环素类似物现在可以合成。按照这个思路,Myers上周又获得2200万美元资助,成立一大环内酯抗生素研发公司,诺华、罗氏、葛兰素的风投分支都是投资者。Myers已经用全合成技术合成了200多个结构全新的大环内酯,希望这些化合物会很快进入优化流程。

有机合成很少能成为新药发现的决定性步骤,天然产物的改造是少有的特例。前几年一个成功的例子是施贵宝的抗癌药ixabepilone,是由哥伦比亚大学的Danishefsky教授通过全合成找到的药物。有机合成被认为是一个非常成熟的技术,然而在实际工作中仍然有大量因为合成难度而放弃的化合物。Tetraphase和ixabepilone的成功说明即使没有生物学的突破通过扩大化学空间仍然可以找到重要新药。另外随着小分子药物空间被迅速专利化,有机合成技术也将是寻找专利空间的一个关键。所以这个成熟的技术还是可以创造很多价值的。