芬苯达唑–氨基酸衍生物作为新型抗蠕虫药物候选物：合成、对血矛线虫（Haemonchus contortus）的活性研究及计算机模拟分析

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Fenbendazole–Amino Acid Derivatives as Novel Anthelmintic Candidates: Synthesis, Activity Against Haemonchus contortus, and In Silico Profiling.

　　新型苯并咪唑衍生物的合成与抗寄生虫活性研究，基于δ-戊内酯胺骨架设计十五种化合物，通过体外小动物模型和分子模拟评估活性与毒性，发现低毒性与高抗蜱虫活性，为开发下一代抗寄生虫药物提供依据。

　　这项研究主要聚焦于开发新型的芬苯达唑-氨基酸衍生物，旨在提高驱虫效果并降低对哺乳动物细胞的毒性。芬苯达唑是一种广泛用于治疗寄生虫感染的药物，尤其在兽医领域具有重要地位。然而，随着药物耐受性的快速发展，其临床应用正面临越来越多的挑战。为了解决这一问题，研究团队通过分子杂交策略，设计并合成了基于δ-戊内酯骨架的十五种新型芬苯达唑衍生物。这些化合物在结构上融合了芬苯达唑和氨基酸的特性，使得它们在对抗某些寄生虫时表现出更强的活性。

研究发现，这些新化合物在对寄生虫的某些发育阶段表现出显著的驱虫效果，特别是对刚脱鞘的第三阶段幼虫（xL3）和成虫阶段的活动。在体外实验中，这些化合物对小鼠巨噬细胞的毒性较低，表明它们可能具有较好的安全性。此外，通过计算机模拟分析，研究人员发现这些化合物的MLOGP-TPSA特性与其生物活性之间存在相关性，这表明它们可能具有更好的表皮扩散能力。相较于传统的芬苯达唑和阿苯达唑，这些新化合物不仅在生物活性上表现出优势，而且在物理化学性质的空间中占据了不同的区域，显示出其独特的药理特性。

寄生虫感染在全球范围内是一个严重的公共卫生问题，尤其是在发展中国家，这类感染不仅影响人类健康，也对畜牧业造成巨大经济损失。特别是在小反刍动物中，如绵羊，常见的寄生虫包括血吸虫虫（Haemonchus contortus）和粗皮线虫（Trichostrongylus colubriformis），它们会通过影响体重增长、羊毛产量和繁殖性能，直接降低牲畜的生产力。而现有的驱虫药物在实际应用中常常效果不佳，特别是在大规模药物管理的背景下，这进一步加剧了耐药性的出现。

因此，研究团队希望通过设计新的药物分子，提高其在体内的有效性和安全性。他们采用了一种基于体外实验的筛选方法，评估这些新化合物对不同寄生虫发育阶段的活性。这一方法不仅能够快速测试多种候选化合物，而且可以针对特定的寄生虫阶段进行优化。尽管成虫阶段具有临床意义，但其测试需要宿主解剖，通常用于二次筛选。相比之下，xL3阶段可以在低温下长期保存，更适合进行高通量筛选，但其对药物的敏感性较低，可能导致较多的假阴性结果。这种现象可能与xL3阶段较强的异物解毒能力有关。

为了进一步验证这些化合物的药理特性，研究团队还进行了计算机模拟分析，利用SwissADME平台预测这些化合物的物理化学和药物相似性特性。此外，他们还通过BioTransformer 3.0平台分析了这些化合物可能的相I代谢产物，这有助于理解其在体内的代谢途径和潜在的耐药性问题。通过这些分析，研究人员能够更全面地评估这些化合物的生物活性和安全性，为开发新一代的驱虫药物提供科学依据。

在药物筛选过程中，传统的药物相似性参数如Lipinski规则常被用来指导化合物的选择。然而，这些参数在驱虫药物的筛选中并不完全适用，因为Lipinski本人也指出，这些规则对抗寄生虫药物的指导作用有限。因此，研究团队强调了将计算机模拟分析与生物实验相结合的重要性，这种综合方法能够更有效地识别和优化新型的驱虫药物。通过这种方式，他们能够更好地理解药物结构与活性之间的关系，从而为后续的药物开发提供方向。

本研究不仅关注药物分子的合成和生物活性，还涉及药物的物理化学性质分析和代谢研究。通过对这些化合物的深入研究，研究团队希望找到一种既能有效抑制寄生虫，又对宿主细胞影响较小的新型药物。这种药物不仅可以在兽医领域应用，还可能被重新用于人类医疗，以应对寄生虫感染带来的健康威胁。研究结果表明，这些新化合物在对抗血吸虫虫方面具有较大的潜力，尤其是在提高驱虫效果和降低毒性方面表现出显著的优势。

在化学合成过程中，研究团队采用了一种可扩展的合成路线，从L-鸟氨酸出发合成δ-戊内酯核心。这一结构被证明在体外实验中对某些寄生虫具有较强的活性，但在体外扩散实验中表现出较低的药物浓度，导致其在体内的效果不佳。为了解决这一问题，研究团队通过分子杂交策略，设计并合成了δ-戊内酯-芬苯达唑杂交化合物（(±)-VAL-FBZ）。这一化合物在对抗血吸虫虫和某些其他寄生虫时表现出更高的渗透性，同时保留了较高的体外活性。值得注意的是，在体外实验中未检测到该化合物的代谢产物，这表明其可能具有较好的抗寄生虫解毒能力。

本研究的结果支持这些新化合物作为开发新一代驱虫药物的有希望的候选分子。它们不仅在生物活性上表现出优势，而且在物理化学性质的空间中占据了不同的区域，这可能意味着它们具有不同的作用机制。此外，这些化合物在对抗某些寄生虫时表现出较低的毒性，这使其在临床应用中更具安全性。通过这些研究，研究人员希望能够为抗寄生虫药物的开发提供新的思路和方向，特别是在提高药物有效性和降低对宿主细胞的毒性方面。

本研究还涉及药物合成的化学一般性问题。所有实验中使用的试剂均为市售产品，除非另有说明，否则在使用前无需进一步纯化。溶剂在使用前经过蒸馏处理，以确保其纯度。非水解反应在氮气或氩气的惰性气氛中进行，以避免空气中的水分影响反应。实验中所有纯度和活性均通过色谱法和光谱法（如1H和13C核磁共振）进行验证。快速柱色谱法使用硅胶60（平均颗粒直径40微米）或单色谱法进行分离。通过这些方法，研究人员能够确保实验的准确性和可靠性。

在作者贡献声明中，研究团队成员各自在研究的不同阶段发挥了重要作用。Gerardo Duarte主要负责实验研究，Beatríz Munguía则负责撰写和编辑论文，同时进行可视化和验证工作。María Elisa Melian也参与了实验研究，而Eduardo Manta则在多个方面发挥了主导作用，包括撰写论文、可视化、验证、监督、资源管理、项目管理、资金获取、正式分析、数据管理以及概念设计。Ramiro Teixeira和Mauricio Silvera则在实验研究和撰写方面提供了支持。此外，Laura Domínguez和Andrea Medeiros也参与了实验研究和数据管理。

研究团队的经费来源包括乌拉圭的乌拉圭大学（UdelaR）和国家科学研究院（CSIC），以及FOCEM（Fondo para la Convergencia Estructural del Mercosur）提供的资金支持。这些资金为研究提供了必要的资源和条件，使得研究团队能够顺利进行实验和数据分析。此外，研究团队还获得了其他机构和人员的支持，包括Horacio Pezaroglo和Gonzalo Hernández在核磁共振光谱分析中的帮助，以及Alejandro Leyva在高分辨质谱分析中的支持。同时，研究团队还感谢来自私人农场“Se puede”的技术人员Mario Salles、Karina Ducce和Nicolás Salles在实验过程中提供的动物护理和技术支持。

总之，这项研究为新型驱虫药物的开发提供了重要的科学依据和实验数据。通过合成和评估十五种新型芬苯达唑-氨基酸衍生物，研究团队不仅提高了药物的驱虫效果，还降低了对哺乳动物细胞的毒性。这些化合物在对抗寄生虫的某些发育阶段表现出较高的活性，同时在物理化学性质的空间中占据了不同的区域，这可能意味着它们具有不同的作用机制。此外，这些化合物在体外实验中表现出较低的毒性，这使其在临床应用中更具安全性。通过将计算机模拟分析与生物实验相结合，研究团队能够更全面地评估这些化合物的药理特性，为开发新一代的驱虫药物提供新的思路和方向。