反轉錄酶抑制劑(RTIs)是一類用於治療HIV感染或艾滋病的抗病毒藥物,並在某些情況下也用於治療乙型肝炎。RTIs通過抑制反轉錄酶的活性來干擾HIV和其他逆轉錄病毒的複製過程。
當HIV感染細胞時,反轉錄酶會將病毒的單鏈RNA基因組複製成雙鏈病毒DNA。隨後,病毒DNA會整合入宿主染色體DNA,這使得宿主細胞的過程(如轉錄和翻譯)可以生成病毒。RTIs能夠阻止反轉錄酶的酶活性,進而阻止雙鏈病毒DNA的合成,從而抑制HIV的增殖。對於其他類型的病毒,類似的過程也會發生。以乙型肝炎病毒為例,它攜帶的遺傳物質是DNA,並利用依賴RNA的DNA聚合酶進行複製。一些用作RTIs的化合物也可以抑制HBV複製;當以這種方式使用時,它們被稱為聚合酶抑制劑。
RTIs根據其作用機制分為四種類型:核苷類逆轉錄酶抑制劑(NRTIs)、核苷酸類逆轉錄酶抑制劑(NtRTIs)、非核苷類逆轉錄酶抑制劑(NNRTIs)和核苷酸逆轉錄酶轉位抑制劑(NRTTIs)。
NRTIs和NtRTIs的抗病毒效果基本相似;它們是合成病毒DNA所需的天然脫氧核苷酸的類似物,並與天然脫氧核苷酸競爭以合併到增長中的病毒DNA鏈中。與天然的脫氧核苷酸底物不同,NRTIs和NtRTIs缺乏脫氧核糖官能團的3′-羥基,因此,當NRTI或NtRTI被整合時,下一個進入的脫氧核苷酸將無法形成適合增長的DNA鏈所需的5′–3′磷酸二酯鍵。這一過程稱為鏈終止。所有NRTIs和NtRTIs均被歸類為競爭性底物抑制劑。
與此不同,NNRTIs的作用機制完全不同。NNRTIs通過直接與酶結合來阻止反轉錄酶的活性。NNRTIs不會被整合到病毒DNA中,而是抑制反轉錄酶中需要進行DNA合成的蛋白質域的運動,因而被歸類為非競爭性抑制劑。
NRTIs是第一類開發的抗逆轉錄病毒藥物。這些藥物必須在細胞內通過添加三個磷酸基團來激活自身,以形成NRTI三磷酸形式。這一磷酸化步驟由細胞激酶酶進行。NRTIs有可能引起線粒體損傷,導致幾種不良事件,包括症狀性乳酸酸中毒。
例如,齊伏脫(Zidovudine,又稱AZT)是FDA首次批准的抗逆轉錄病毒藥物,用於治療HIV。
在NRTI的開發過程中,隨後出現了NtRTIs,如Tenofovir(TDF),這是一種聯系性新型RTI。結構上,這些藥物通過先進的磷酸化過程,提高了治療效益,但也不乏毒性問題。
非核苷逆轉錄酶抑制劑(NNRTIs)是第三類開發的抗逆轉錄病毒藥物,這類藥物的首個代表是Efavirenz。NNRTIs的藥物動力學及其作用機制使得這類藥物在臨床應用中一直廣受重視,但已有逐漸出現抗藥性。
NNRTIs的抗性主要來源於HIV-1反轉錄酶的結構突變,這種突變會影響NNRTIs的結合位點。
儘管NRTIs和NNRTIs在終止DNA合成及抑制HIV複製方面都有顯著效用,HIV會發展出抗藥性機制。例如,HIV-1的反轉錄酶缺乏校對活性,這使得在藥物選擇性壓力下,出現了致使病毒對NRTIs和NNRTIs抗性的突變。
具體來說,NRTI抗性的一種主要機制是降低核苷類似物進入DNA的能力,也就是減少對藥物的親和力。相反,NNRTIs則通過改變反轉錄酶的構型來達到抗性效果。
在NRTI和NNRTI的治療過程中,抗藥性的出現不僅影響了療效,也使得研究人員致力於開發新一代藥物,以應對HIV的變化與挑戰。
隨著時間的推移,對HIV的研究進展和藥物開發的持續推進,我們是否能期待未來有更有效的抗病毒治療方案出現呢?