Lamivudine 김소연 2013.3.8

Drug Paper Synthesis Contents Lamivudine(Anti Retrovirus Drug) Twenty-Six Years of Anti-HIV Drug Discovery: Where Do We Stand and Where Do We Go? (J. Med. Chem. 2010, 53, 521–538) Paper Lamivudine Synthesis IAF Biochem & Emory University Synthesis

Lamivudine 항바이러스제의 종류 및 약리 항레트로바이러스제의 종류 및 약리

Lamivudine Lamivudine 화학명 (2R-cis)-4-Amino-1-[2-(hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-5-yl]-2(1H)-pyrimidone 분류 항바이러스제, 항레트로바이러스제 약리 Nucleoside analog로 HIV reverse transcriptase enzyme 저해 적응증 HIV 감염증, B형 바이러스성 간염 상품명 Zeffiz, Combivir, Epivir(GlaxoSmithKline)

바이러스 항바이러스제 세포 안에서만 증식이 가능한 미생물 핵산(DNA 또는 RNA)과 소수의 단백질만을 가지고 있으므로, 그 밖의 모든 것은 숙주세포에 의존하여 살아간다. 항바이러스제 체내에 침입한 바이러스의 작용을 약하게 하거나 소멸하게 하는 약 바이러스 부착 및 침투 억제제와 바이러스 증식 억제제로 분류

레트로바이러스 항레트로바이러스제 바이러스의 분류학상 과의 하나인 Retroviridae의 총칭. 자신의 RNA를 DNA로 역전사시킨 다음 이 DNA를 숙주세포 염색체에 삽입시켜서 번식한다. 백혈병, AIDS 바이러스가 이에 속한다. 항레트로바이러스제 뉴클레오시드 및 비뉴클레오시드 역전사효소 억제제, 단백분해효소 억제제, 융합억제제가 있다.

항레트로바이러스제 종류 약리작용 뉴클레오시드 역전사효소 억제제(NRTI) 바이러스의 RNA가 DNA로 변환하는데 필요한 역전사효소를 억제시킴으로써 바이러스의 증식을 억제 - Zidovudine, Didanosine, Zalcitabine, Lamivudine 비뉴클레오시드 역전사효소 억제제(NNRTI) 역전사효소에 직접 결합하여 효소의 구조를 변화시킴으로써 효소작용을 억제한다. - Viramune, Rescript, Delavirdine

항레트로바이러스제 종류 약리작용 단백분해효소억제제 (DI) 커다란 단백질을 바이러스 복제에 필요한 작은 단백질로 절단해 주는 단백분해효소를 억제함으로써 항바이러스 효과를 나타내는 약제 - Invirase, Crixivan, Norvir 융합억제제(FI) HIV가 세포에 침입하는 초기에 바이러스막과 세포막의 융합단계를 차단하는 약제

항레트로바이러스제

Lamivudine Zeffix(제픽스), Epivir(에피비어,미국) (HIV감염에 쓰이는 약은 3TC) 1995년 개발, 에이즈 치료제로 사용 -> 만성B형간염에도 효과 복용량 (B형간염 : 100mg, HIV감염 : 150mg) 간으로 대사를 거치지 않음 내성 이외에는 특별한 부작용이 없음

Twenty-Six Years of Anti-HIV Drug Discovery: Where Do We Stand and Where Do We Go? J. Med. Chem. 2010, 53, 521–538

Introduction Anti HIV Drug HIV(Human immunodeficiency virus) AIDS(acquried Immunodeficiency syndrom) Anti HIV Drug NRTIs (Nucleoside reverse transcriptase inhibitor) NtRTIs (nucleotide reverse transcriptase inhibitors) NNRTIs (non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors) Pis (protease inhibitors) Fis (fusion inhibitors) CRIs (co-receptor inhibitors) INIs (integrase inhibitors)

HIV Lifecycle Binding the target cell Early entry to target cell Transcription of RNA to DNA by reverse transcriptase Degradation of viral RNA in the RNA-DNA hybrid Integration of DNA into the host genome Expression of viral genes Viral component production and assembly Budding of virus Interferons

NRTIs (Nucleoside reverse transcriptase inhibitor) HIV 역전사 (RNA->DNA)기능 저해 3’-hydroxyl group이 없음(nuclotide의 융합 방지) Compound 1 The first anti HIV Drug 3 phosphorylated by deoxycytidine kinase - DNA 가닥의 생장을 방해

NRTIs (Nucleoside reverse transcriptase inhibitor) Compound Name 8 Apricitabine In Vivo와 In Vitro에서 좋은 Anti HIV 활성을 나타냄 내성이 거의 없음 9 Racivir Good Bioavailability Combination with Compound 2 and efavirenz 10 Amdoxovir 임상 1상과 2상에서 HIV-1 RNA level이 효과적으로 감소 용해도와 약리학적 성질을 높이기 위해 탈아미노화된 Prodrug 개발 중 11 Elvucitabine In Vitro에서 좋은 Anti HIV 활성을 나타냄 심각한 부작용이 없음 임상 2상 실험에서 안전성과 효율성을 검증받음

NtRTIs (nucleotide reverse transcriptase inhibitors) HIV 역전사 (RNA->DNA) 기능 저해 NtRTIs는 phosphonate group을 가지고 있어 쉽게 쪼개지거나 가수 분해되지 않음 Compound Name 12 GS-9148 Anti HIV-1 NtRTI 신장과 미토콘드리아에서의 독성이 적다 13 GS-9131 미래의 NtRTI Anti HIV 약물 후보 Oral bioavailability 가 좋고 세포에서의 흡수가 잘됨 Cathepsin A가 주요 가수분해 효소로 밝혀짐

NtRTIs (nucleotide reverse transcriptase inhibitors) Compound Name 14 Tenofovir disoproxil fumarate 현재 NTRTIs Anti HIV 약물로 사용되고 있음 Combination Truvada [Compound 6 (200mg/day) + Compound 14( 300mg/day)] HIV에 감염된 602명의 사람들을 대상으로 144주간 실험 Compound 14(300mg/day) + Compound 7(2*150mg/day) Compound 14(300mg/day) + Compound 15(600mg/day) 48주 후 HIV감염 환자 80%의 HIV RNA level이 낮아짐 (5000 copies/ml -> 400 copies/ml) 매일 Compound 14, 7, 15를 처방하면 바이러스학적 및 면역학적으로 효과적이고, 약물이 몸에 잘 받아들여지며 안전하다 2008년, compound 14 B형간염 치료제로도 승인되었다.

NNRTIs (non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors) NNRTIs 1세대 : Y181C 과 K103N의 돌연변이가 가장 우려됨 NNRTIs 2세대 : 약물 내성이 있는 돌연변이에 대한 약물 개발이 이루 어지고 있음. 주요 사슬에 붙은 원소와 역전사 효소의 상호작용을 극 대화시켜야함

NNRTIs (non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors) Compound Name 16 Etravirine L100I, K103N,Y181C,Y188L의 돌연변이를 가진 HIV에 효과가 있음 임상 2상 실험에서 PI 내성을 가진 환자들에게 좋은 효율을 보여줌. 임상 3상 실험에서 48주동안 Compound 16을 투여한결과 Compound 16을 투여한 그룹이 대조그룹보다 CD4 Cell의 수가 많음. 17(Nevirapine) , 18(Delavirdine)

NNRTIs (non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors) Compound Name 19 Rilpivirine K103N과 Y181C의 돌연변이에 대응한 약물 상대적으로 합성이 쉽다 Good Bioavailability & Long Duration 20 CalanolideA 열대우림에서 천연물 추출 야생형 HIV-1를 억제함(EC50 = 0.1 μM) Y181C 돌연변이에 대한 내성이 있다.

PIs (protease inhibitors) HIV protease inhibitors 는 Polyprotein의 분해를 저해하고, 바이러스 의 복제주기의 후반단계와 감염된 바이러스의 확산을 저해함. Peptide-based drugs : poor bioavailability, resistance and cross- resistance, toxicity Nonpeptidic inhibitors of HIV-protease

PIs (protease inhibitors) Compound Name 28 Atazanavir Compound 28 + (two NRTI) = Good availability HIV RNA를 억제하고 CD4세포수를 증가시킴. 21(saquinavir), 22(ritonavir), 23(darunavir), 24(indinavir), 25(tipranavir), 26 (fosamprenavir), 27(nelfinavir), 28(atazanavir), 29(lopinavir/ritronavir), 30 (amprenavir) Page 527

FIs (fusion inhibitors) virion glycoprotein (outer membrane) + CD4 receptor(cell surface) HIV가 세포에 침입하는 초기에 바이러스막과 세포막의 융합단계를 억제 Compound Name 31 Enfuvirtide HIV-1 fusion inhibitor 14일동안 16명으로 정맥주사 실험 한 결과 HIV RNA의 농도가1.5~2배정도 감소 임상 3상 실험- 24주간 피하주사로 매일 2회 주사 - Good antiretroviral activity - 부작용 : 홍반 / 높은 가격

CRIs (co-receptor inhibitors) HIV Gp120 이 CXCR의 Co-receptor에 달라붙는것을 저해하여 nuclotide를 종결시킴. CCR5(Co-receptor of micropharge) CXCR4(T-lymphotropic) 내성을 가진 HIV-1의 출현이 우려됨

CRIs (co-receptor inhibitors) Compound Name 32 AMD070 CXCR4 inhibitor 인체에서 섭취 시 백혈구 수치 증가 줄기세포 연구용 33 임상 2상 실험에서 선택적으로 X4-tropic 바이러스만 저해 (EC50 ≈ 1-10 nM) 34 Maraviroc CCR5 inhibitor Good in In Vitro & In Vivo 100mg/day 복용 시 HIV 바이러스 수치가 낮아짐 35 Vicriviroc 14일간HIV에 감염된 환자들을 대상으로 실험한 결과 HIV에 감염된 사람들의 HIV농도가 낮아짐 임상 3상 진행 중

INIs (integrase inhibitors) HIV의 DNA가 세포 내의 핵에 있는 염색체로 끼어드는 것을 막는 역 할 (DNA 전사 저해) Compound Name 36 Raltegravir 임상3상, 48주간 혈장 HIV RNA농도가 5000 copies/ml 이상인 198명의 환자들에게 복용 Compound 15(600mg/d) , 14(300mg/d), 7(300mg/d) Combination시 85~95%의 환자의 혈장 HIV RNA농도가 5000 copies/ml ->400 copies/ml이하가 됨 37 Elvitegravir Good availability in RAT&DOG(34%, 30%) Compound 22번과 Combination시 bioavailability가 20배 증가 T661,L74M,S230R의 돌연변이가 약의 내성을 키울 수 있다

Anti HIV Drug Combination 1990년대 중반, combination therapy =>HIV로 인한 질병률과 사망 률 감소 Combination으로 인해 약물의 과량 섭취를 하지 않아도 됨

Tenofovir Disproxil Furmate (Compound 14) 면역 결핍을 가진 원숭이 (SHIV)에 대하여 14주간 orally dose로 실험 Compound 14번이 SHIV의 일부분을 치료함 Combination 6 + 14 => SHIV를 완전히 치료 Compound 14번은 toxicity가 없고, 약물 저항성도 적음 따라서 6번과 14번의 Combination 연구가 필요

Conclusion 26년간 anti HIV에 연구는 계속되고 있음. 많은 발전을 했지만 독성과 내성에 대한 연구는 아직 한 계가 있음. => 독성과 내성에 강한 Anti HIV Drug 의 개 발 가능성. 새로운 HIV Target은 HIV Protein과 RNase H. 또한 천연물에서의 anti HIV Drug의 연구가 필요함.

Lamivudine Synthesis 1. IAF Biochem 사 2. Emory University

Lamivudine Synthesis- IAF Biochem

Lamivudine Synthesis- IAF Biochem 1. Oxathiolane 합성

Lamivudine Synthesis- IAF Biochem 2. Silylation& Acetylation

Lamivudine Synthesis- IAF Biochem 4~5. Isolation & Deprotection

Lamivudine Synthesis - Emory University

Lamivudine Synthesis - Emory University 1~2. Protection & Ozonolysis

Lamivudine Synthesis - Emory University 3. Condensation

Lamivudine Synthesis - Emory University 4~5. DIBAL Reduction & Acetylation

Lamivudine Synthesis - Emory University 6~7. Coupling & Desilylation