近期,来自中国医学科学院医药生物技术研究所以及北京胸科医院等机构的研究人员合作筛选及鉴定了有效抗结核药物——新型异柠檬酸裂合酶(ICL)抑制剂,并明确了其抑制特性、抗结核活性以及相关的作用机制,其相关成果于2016年1月5日发表在Tuberculosis上。
研究首先对结核杆菌重组型异柠檬酸裂合酶进行了表达及纯化,用于接下来的高通量筛选以及相关试验;然后通过对71765种复合物进行筛选来鉴定ICL抑制剂,并对其抗结核效果进行评估;为了明确ICL抑制剂对潜伏性结核杆菌持续感染的抑制特征,研究人员还采用感染海分枝杆菌BAA-535菌株的小鼠J774A.1细胞建立了巨噬细胞模型,并对其进行了评估;之后,研究分析了ICL抑制剂对结核杆菌ICL蛋白质的抑制强度和抑制模式,并根据酶动力学参数、圆二色性试验、荧光猝灭测定及分子对接来对ICL抑制剂与ICL蛋白质之间的相互作用机制进行了初步分类。此外,经评价,先前建立的ICL抑制剂筛选模型适用于此次的高通量筛选。
研究发现,在71765种复合物中,有13种被鉴定为能够有效且稳定地抑制ICL,其中IMBI-3表现出的抑制活性最为显著,其半抑制浓度(IC50)达到30.9μmol/L,其对包含广泛耐药结核病及多重耐药结核病在内的结核杆菌的最小抑菌浓度范围为0.25-1μg/mL;当IMBI-3与异烟肼联用时,J774A.1巨噬细胞中潜在的结核杆菌的集落形成单位(CFU)数量显著下降,而IMBI-3浓度则显著上升;IMBI-3对ICL的抑制模式可能是竞争性抑制,其抑制常数Ki值约为1.85μmol/L;通过圆二色性试验及荧光猝灭测定,明确了IMBI-3与结核杆菌ICL之间的相互作用。此外,研究通过分子对接在活性位点处还鉴定出7种可能的结核杆菌ICL活性氨基酸。
综上所述,研究对以结核杆菌ICL为靶标的新型有效的抗结核药物——IMBI-3进行了鉴定和评估,发现其既能抑制体外处于对数期的结核杆菌,又能抑制巨噬细胞内处于休眠阶段的结核杆菌。研究最后还指出,IMBI-3是ICL抑制剂家族中首个同时兼备ICL酶抑制作用及抗结核活性的有代表性的化合物。