Deferoxamine Mesylate

导读 骨关节炎是全球高发的退行性关节疾病，累及约 7% 的全球人口，目前临床仅能通过镇痛药物、康复治疗缓解症状，尚无有效阻断病程的疾病修饰药物。近年研究证实铁死亡是软骨细胞死亡的关键调控方式，是骨关节炎治疗的新兴靶点，但现有铁死亡抑制剂存在半衰期短、生物稳定性差等缺陷，临床转化受限。受传统中医醋制艾草增效的用药经验启发，温州医科大学、湖北中医药大学联合湖北时珍实验室团队以艾草为前驱体，制备醋酸改性艾草源碳点（AA-CDs）。研究系统证实其兼具优异的 ROS 清除、亚铁离子螯合活性，可通过直接靶向稳定 HSPA5 蛋白，调控 HSPA5-GPX4 轴抑制软骨细胞铁死亡，在大鼠骨关节炎模型中显著缓解软骨磨损、骨赘形成与滑膜炎症，为骨关节炎纳米药物研发与中药碳点机制解析提供了全新方向。 研究背景解读 骨关节炎（OA）是全球范围内患病率最高的退行性关节疾病，累及约 7% 的全球人口，以关节软骨进行性降解、软骨下骨重塑异常、滑膜慢性炎症为核心病理特征，可导致关节疼痛、活动功能障碍甚至残疾，给社会与家庭带来沉重的医疗与经济负担。目前临床 OA 治疗以非甾体抗炎药镇痛、物理康复等姑息手段为主，仅能短期缓解症状，尚无获批的疾病修饰类药物可有效阻断或逆转病程进展。 近年来研究证实，铁死亡是软骨细胞死亡的新型调控方式，在 OA 发病进程中发挥关键作用。OA 状态下软骨细胞铁代谢紊乱、脂质过氧化加剧、线粒体功能异常，谷胱甘肽过氧化物酶 4（GPX4）等铁死亡负调控因子表达下调，共同驱动软骨细胞铁死亡与细胞外基质降解。但传统铁死亡抑制剂如去铁胺、Ferrostatin-1 存在半衰期短、生物稳定性差、生物相容性不足等缺陷，临床转化严重受限。 传统中药源碳点以天然中草药为前驱体，兼具良好的生物相容性与抗氧化、抗炎、铁离子螯合等多重药理活性，在 OA 等退行性疾病治疗中展现出巨大潜力。然而目前中药碳点的胞内作用靶点与分子机制尚不明确，限制了其进一步的结构优化与临床转化。 研究思路解析 本研究遵循 “材料制备 - 表征分析 - 体外功能验证 - 分子机制解析 - 体内疗效评价” 的递进式研究思路，围绕醋酸改性艾草源碳点治疗骨关节炎的效应与深层机制展开系统探究。 首先，受传统中药醋制艾草可增强抗炎镇痛功效的用药经验启发，以艾草为碳源，通过高温煅烧结合水热反应分别制备未改性艾草碳点（A-CDs）与醋酸改性艾草碳点（AA-CDs），并通过 TEM、XRD、拉曼光谱、FTIR、XPS 等多种表征手段，系统对比二者的形貌尺寸、晶体结构、表面官能团组成等理化性质差异，明确醋酸改性对碳点结构的调控作用。 其次，通过多种自由基清除实验、纳米酶活性检测结合官能团封闭实验，评价二者的抗氧化活性与类酶活性，明确表面官能团对其生物活性的调控机制。随后在细胞层面，采用 t-BHP 诱导大鼠原代软骨细胞氧化应激损伤模型，评价两种碳点的细胞相容性、细胞摄取效率与亚细胞定位，验证其对软骨细胞铁死亡、细胞外基质代谢的调控效应。 在此基础上，结合转录组测序、DARTS 联合质谱分析筛选 AA-CDs 的潜在作用靶点，通过 CETSA、siRNA 敲低等实验进行靶点验证与通路解析，明确 HSPA5-GPX4 调控轴的核心作用。最后构建大鼠 ACLT 骨关节炎模型，通过关节腔给药评价 AA-CDs 的体内治疗效果，结合组织病理学、Micro-CT 与免疫荧光染色验证体内机制，为其临床转化提供坚实的实验依据。 主要研究结果展示 本研究成功制备了粒径均一、具有类石墨烯结构的醋酸改性艾草源碳点（AA-CDs），醋酸改性可显著提升碳点表面羰基、羧基等含氧官能团的比例，同时引入乙酰化修饰，优化碳点的表面化学性质。理化与生化实验证实，与未改性 A-CDs 相比，AA-CDs 具有更强的 ABTS、DPPH 自由基清除能力与总抗氧化活性，可高效清除超氧阴离子与羟自由基；同时其 SOD 样与 POD 样纳米酶活性显著提升，且该活性依赖于表面的含氧官能团。 体外细胞实验表明，AA-CDs 具有良好的生物相容性，乙酰化修饰可显著提升其软骨细胞内化效率；其可通过清除胞内 ROS、螯合亚铁离子、恢复线粒体形态与膜电位、上调 GPX4 表达等多重效应，显著抑制 t-BHP 诱导的软骨细胞铁死亡，同时上调 COL2、ACAN 等合成代谢蛋白，下调 MMP13 等分解代谢蛋白，有效缓解细胞外基质降解。 多组学与分子机制实验证实，AA-CDs 可直接靶向结合内质网蛋白 HSPA5，提升其热稳定性并抑制其降解，进而通过 HSPA5-GPX4 轴稳定 GPX4 蛋白，发挥抗铁死亡作用；敲低 HSPA5 后，AA-CDs 的软骨保护效应显著逆转。体内动物实验显示，关节腔注射 AA-CDs 可显著改善 ACLT 大鼠的软骨磨损、骨赘形成与滑膜炎症，提升软骨厚度与软骨下骨体积分数，降低 OARSI 评分与滑膜炎评分；体内免疫荧光与相关性分析进一步验证了 HSPA5-GPX4 轴在治疗中的核心作用。 >> 图 1 AA-CDs 的合成与理化性质表征 通过煅烧结合水热法分别制备未改性艾草碳点（A-CDs）与醋酸改性艾草碳点（AA-CDs）；TEM 显示二者均为均一球形颗粒，平均粒径约 2.7 nm；XRD 证实二者均具有类石墨烯结构；拉曼光谱表明 AA-CDs 石墨化程度更低、表面缺陷更少；FTIR 与 XPS 证实醋酸改性显著提升了 AA-CDs 表面羰基、羧基等含氧官能团比例，同时引入乙酰化修饰。抗氧化与纳米酶活性实验显示：AA-CDs 对 ABTS、DPPH 自由基的清除能力显著优于 A-CDs，总抗氧化能力更强；ESR 验证其可有效清除超氧阴离子与羟自由基；AA-CDs 的 SOD 样与 POD 样纳米酶活性显著高于 A-CDs，且该活性依赖于表面的含氧官能团。 >> 图 2 AA-CDs 提升氧化应激下软骨细胞的存活能力 首先验证 0~100 μg/mL 的 A-CDs 与 AA-CDs 对原代软骨细胞无明显细胞毒性，选取 10 μg/mL 开展后续实验；细胞摄取实验显示，AA-CDs 因乙酰化修饰具有更高的软骨细胞内化效率，共孵育 4 h 达到摄取峰值；亚细胞共定位分析显示 AA-CDs 主要定位于线粒体与内质网。功能验证显示：t-BHP 诱导软骨细胞氧化应激损伤后，AA-CDs 可显著降低细胞死 / 活比例、提升细胞存活率，效果优于 A-CDs；DCFH-DA 染色与流式细胞术证实，AA-CDs 可强效清除细胞内活性氧，降低 ROS 阳性细胞比例，有效缓解氧化应激对软骨细胞的损伤。 >> 图 3 AA-CDs 抑制软骨细胞铁死亡的效应验证 铁代谢检测显示：t-BHP 诱导后软骨细胞内亚铁离子水平显著升高，AA-CDs 可通过螯合 Fe²⁺与提升细胞摄取效率，显著降低细胞内亚铁离子含量；透射电镜观察到 t-BHP 组软骨细胞出现线粒体皱缩、嵴结构减少等铁死亡典型超微结构，AA-CDs 干预可恢复线粒体形态与长度；JC-1 染色证实 AA-CDs 可逆转 t-BHP 诱导的线粒体膜电位下降，维持线粒体功能稳态。蛋白水平验证显示：AA-CDs 可显著上调铁死亡关键负调控因子 GPX4 的蛋白表达，同时下调铁代谢相关蛋白 FTL1、DMT1 的表达，从分子层面证实其对软骨细胞铁死亡的抑制作用。 >> 图 4 AA-CDs 抑制软骨细胞分解代谢并调控相关通路 细胞外基质代谢检测显示：t-BHP 诱导后软骨细胞糖胺聚糖含量显著下降，AA-CDs 干预可显著提升番红 O、甲苯胺蓝染色灰度值，缓解细胞外基质（ECM）降解；免疫荧光与 Western blot 证实，AA-CDs 可显著上调合成代谢标志物 COL2、ACAN 的蛋白表达，下调分解代谢标志物 MMP13 的表达，逆转 ECM 代谢失衡。转录组分析显示：AA-CDs 处理后共鉴定出 998 个显著差异表达基因，其中 581 个上调、417 个下调；KEGG 富集分析显示差异基因主要富集于 PI3K-Akt 信号通路、细胞因子 - 细胞因子受体相互作用、IL-17、TNF 信号通路等；GSEA 富集分析证实 AA-CDs 可负向调控铁死亡通路与炎症相关通路，同时提示其具有促进软骨细胞增殖与迁移的潜在活性。 >> 图 5 AA-CDs 靶向 HSPA5 调控软骨细胞铁死亡的机制验证 采用 DARTS 实验结合质谱分析，鉴定出 AA-CDs 可保护分子量 65~75 kDa 区间的蛋白，其中内质网定位的热休克蛋白 HSPA5 为核心候选靶点；Western blot 证实 AA-CDs 可抑制 HSPA5 蛋白的降解，提升其胞内水平；细胞热位移实验（CETSA）证实 AA-CDs 与 HSPA5 直接结合，可显著提升 HSPA5 的热稳定性（Tm 值从 46.2 ℃提升至 54.9 ℃）。功能验证实验显示：采用 siRNA 敲低软骨细胞 HSPA5 后，AA-CDs 对 GPX4 的上调作用被显著逆转，同时 COL2 与 ACAN 的表达也随之下降；证实 AA-CDs 通过直接靶向并稳定 HSPA5 蛋白，进而抑制下游 GPX4 的降解，最终发挥抑制软骨细胞铁死亡、缓解 ECM 降解的作用，明确了 HSPA5-GPX4 调控轴的核心机制。 >> 图 6 AA-CDs 对大鼠骨关节炎模型的体内治疗效果评价 采用前交叉韧带切断术（ACLT）构建 SD 大鼠骨关节炎模型，通过关节腔注射给药评价体内疗效；组织病理学染色显示，ACLT 组出现软骨表面不规则、裂隙形成等典型 OA 病理改变，AA-CDs 干预后软骨结构显著改善，软骨厚度显著增加；OARSI 评分证实 AA-CDs 可显著降低软骨损伤程度，评分下降幅度达 76.4%，效果优于 A-CDs；滑膜炎评分显示 AA-CDs 可显著缓解关节滑膜炎症。Micro-CT 三维重建与定量分析显示：ACLT 组出现明显骨赘形成、骨体积分数（BV/TV）下降，AA-CDs 干预可显著抑制骨赘生成，提升软骨下骨 BV/TV，改善软骨下骨异常重塑；整体证实 AA-CDs 可通过多维度效应延缓体内 OA 进展。 >> 图 7 AA-CDs 通过 HSPA5-GPX4 轴缓解体内骨关节炎的机制验证 对大鼠关节软骨进行免疫荧光染色与定量分析，结果显示：ACLT 组软骨中分解代谢标志物 MMP3、MMP13 阳性细胞比例显著升高，合成代谢标志物 COL2、ACAN 阳性细胞比例显著下降；AA-CDs 干预后可显著下调 MMP3、MMP13，上调 COL2、ACAN，逆转 ECM 代谢失衡。靶点验证显示：ACLT 组软骨中 HSPA5 与 GPX4 阳性细胞比例显著降低，AA-CDs 干预后二者表达均显著回升；相关性分析显示，HSPA5 与 GPX4 的表达呈强正相关（R²=0.85），且 HSPA5 与 COL2（R²=0.89）、ACAN（R²=0.82）均呈显著正相关；体内层面证实 AA-CDs 通过上调 HSPA5 稳定 GPX4，进而抑制软骨细胞铁死亡、缓解 ECM 降解，发挥 OA 治疗作用。 总结 本研究受传统中医醋制艾草的用药经验启发，成功开发了一种具有优异药理活性的醋酸改性艾草源碳点（AA-CDs），系统证实其可通过 “清除 ROS - 螯合铁离子 - 靶向 HSPA5-GPX4 轴” 的三重机制抑制软骨细胞铁死亡，进而缓解细胞外基质降解，在体内外均发挥显著的骨关节炎治疗效应。 本研究不仅开发了一种具有临床转化潜力的新型 OA 疾病修饰纳米候选药物，还首次揭示了中药源碳点通过靶向 HSPA5 调控铁死亡的全新分子机制，为中药碳点的药理作用机制解析提供了新的研究视角与范式，也为中医药现代化与纳米生物医药的交叉融合提供了新的思路。 但本研究仍存在一定局限性：其一，目前仅在大鼠 ACLT 手术诱导模型中验证了治疗效果，尚未在更大的动物模型或更贴近临床的自发性 OA 模型中进行验证，体内疗效的普适性与长期有效性有待进一步验证；其二，AA-CDs 与 HSPA5 结合的具体氨基酸位点、分子层面的精细互作模式尚未通过蛋白晶体结构或分子动力学模拟进行解析，作用的结构基础尚不明确；其三，本研究未系统评价 AA-CDs 在体内的长期生物安全性、代谢动力学特征与全身组织分布规律，距离临床转化仍有较多基础工作需完善；其四，尚未探究 AA-CDs 对 OA 疼痛等临床核心症状的改善效应，治疗的临床价值维度有待进一步补充。 参考文献 Wang S, Fan F, Wang S, Liu M, Wu J, Hu X, Wei K, Xu K, Wang C, Chen G. Artemisia-derived carbon dots with excellent pharmacological activities and ROS scavenging for osteoarthritis treatment. J Nanobiotechnology. 2026 Jan 20;24(1):93. doi: 10.1186/s12951-026-04046-5. PMID: 41559762; PMCID: PMC12853929. 实验环境及线上交流实录 线上交流实录 （为保护隐私，已对所有声音转变音色处理） 实验室环境实录

引用格式：J. Med. Chem. 2026, 69, 12767−12804摘要 喹啉骨架是公认的药物优势结构，在抗疟药物发现领域始终占据核心地位。本展望全面梳理并探讨了喹啉衍生物的抗疟作用靶点，涵盖血红素解毒通路、恶性疟原虫钙依赖性蛋白激酶1（PfCDPK1）、恶性疟原虫胆碱激酶（PfChoK）、恶性疟原虫磷脂酰肌醇4-激酶（PfPI4K）、恶性疟原虫蛋白激酶6（PfPK6）、蛋白酶家族、恶性疟原虫乳酸脱氢酶（PfLDH）、恶性疟原虫热休克蛋白（PfHSP）、恶性疟原虫氯喹抗性转运蛋白（PfCRT）、恶性疟原虫真核延伸因子2（PfeEF2）、恶性疟原虫蛋白法尼基转移酶（PfPFT）以及细胞色素bc1复合物。 本文重点介绍了具备双期或多期抗疟活性、对耐药恶性疟原虫株抑制活性优异、理化与药代动力学性质良好、体内药效稳健的潜力候选化合物，同时点明了心脏毒性（hERG通道抑制）、肝毒性、活性代谢产物生成等安全性关注点。此外，本文还论述了该领域的核心挑战与未来发展方向，包括新生物靶点挖掘，以及分子杂交、药物重定位、前药设计、离子液体等现代药物发现策略的应用。本综述旨在为持续开发经济可及、安全有效的喹啉类抗疟治疗药物提供参考依据。引言 疟疾是一种经蚊虫传播的人类感染性疾病，是众多发展中国家人口发病与死亡的主要原因之一。全球近半数人口面临疟疾感染风险，据世界卫生组织2025年《世界疟疾报告》显示，仅2024年全球就有约2.82亿例疟疾临床感染病例，61万人因此死亡，其中多数为5岁以下儿童与孕妇。疟疾由疟原虫属原生动物（包括恶性疟原虫、间日疟原虫、三日疟原虫、卵形疟原虫和诺氏疟原虫）引发，通过受感染的雌性按蚊叮咬传播给人类，其中恶性疟原虫是导致死亡的主要虫种。 喹啉衍生物是迄今发现的最成功的抗疟药物类别之一。喹啉骨架可作为血红素结合模板，其喹啉氮原子的碱性可通过pH捕获效应促进药物在寄生虫酸性消化泡内富集。除抗疟活性外，喹啉类化合物还表现出抗癌、抗菌、抗结核等多种药理活性，是药物化学中的经典优势骨架。 经典喹啉类抗疟药包括：4-氨基喹啉类的奎宁（1, QN）、氯喹（2, CQ）、羟氯喹（3）、阿莫地喹（4, AQ）、哌喹（5, PPQ）；8-氨基喹啉类的伯氨喹（11, PQ）、他非诺喹（12）；以及甲氟喹（6, MQ），数十年来始终是疟疾化疗的基石药物。其中，氯喹是具有里程碑意义的4-氨基喹啉药物，曾因高效、安全、价廉的特点，广泛用于疟疾的预防与治疗。 氯喹通过阻断疟原虫消化泡内的疟色素（血红素结晶）形成发挥抗疟作用。简言之，它通过π-π堆积作用结合游离血红素，或占据生长中疟色素晶体的沟槽，阻止晶体生成，导致有毒血红素积累，最终破坏寄生虫细胞膜。遗憾的是，恶性疟原虫氯喹抗性转运蛋白（PfCRT）编码基因发生突变，导致了氯喹耐药株的广泛出现，大幅降低了氯喹的临床疗效。 耐药性同样削弱了阿莫地喹、甲氟喹、伯氨喹等其他喹啉类抗疟药，以及磺胺多辛-乙胺嘧啶的临床应用价值。尽管以青蒿素为基础的联合疗法（ACTs）仍是当前临床标准方案，且已显著降低全球疟疾发病率，但青蒿素及其配伍药物的部分耐药性问题，已对全球疟疾消除目标构成重大威胁。日益严峻的耐药危机，迫切需要研发作用机制独特、对耐药寄生虫有效的全新化学实体。 应对耐药性的一项极具前景的策略，是对现有喹啉类药物进行合理结构改造，通过分子杂交策略提升药效、优化理化性质、恢复临床疗效。基于这一思路，研究人员开发了大量氯喹类似物与杂合分子，例如氯喹-青蒿素杂合物、氯喹-氮杂环杂合物等。 例如，含二茂铁结构的氯喹类似物—— ferroquine（7）已推进至II期临床试验。阿莫地喹类似物AQ-13（8）侧链胺基更短，对氯喹耐药株活性优异，药代动力学行为与氯喹相当，但其在完成II期临床试验（NCT01614964）后的后续开发进展尚未见报道。同样，作为阿莫地喹替代物开发的GSK369796（9）也已进入I期临床试验（NCT00675064）。 近年来，新一代喹啉类药物不断涌现。其中，卡巴米喹（cabamiquine，又称M5717/DDD107498，10）在低浓度下即可对恶性疟原虫表现出强效多期活性，目前正在开展临床试验（NCT05974267），评估其与咯萘啶联用用于无症状人群化学预防的疗效、安全性与药代动力学特征。综上，喹啉母核仍是开发可克服耐药性、靶向疟原虫多生命周期阶段的新型抗疟药的核心优势骨架。 已有部分综述探讨了喹啉类似物的合成方法与构效关系，但多数研究聚焦于喹啉杂合分子的合成策略与构效趋势，未涉及影响其转化潜力的关键挑战，如心脏毒性（hERG抑制）、肝毒性、代谢稳定性、药代动力学行为与代谢产物鉴定等。迄今为止，尚无综述系统梳理喹啉类化合物的双期/多期抗疟活性、作用机制、克服耐药的能力，以及喹啉类抗疟药开发面临的更广泛挑战。 本展望旨在填补上述空白，总结2020—2025年喹啉类抗疟药物发现的最新进展，按分子靶点分类梳理，包括血红素解毒、PfCDPK1、PfChoK、PfPI4K、PfPK6、蛋白酶、PfLDH、PfHSP、PfCRT、PfeEF2、PfATP6、PfPFT与细胞色素bc1复合物。此外，本文重点介绍了活性高、理化与药代动力学性质优异、体内药效稳健的潜力候选化合物，并讨论了当前喹啉类抗疟药开发的挑战与未来展望。希望本工作能推动喹啉领域的持续研究，促进其向潜力抗疟治疗候选药物的转化。 喹啉类强效抗疟药物3.1 血红素解毒通路 寄生于宿主红细胞内的疟原虫，高度依赖血红素解毒通路维持生存。疟原虫在酸性消化泡内消化血红蛋白的过程中，会释放具有细胞毒性的亚铁血红素（FeII-PPIX），随后氧化为高铁血红素（FeIII-PPIX）。为抵消这种毒性，寄生虫将FeIII-PPIX转化为无活性的疟色素晶体，这一过程对寄生虫生存至关重要，而晶体释放又会引发宿主炎症反应。 这条关键的解毒通路，尤其是疟色素形成过程，是氯喹、伯氨喹等喹啉类抗疟药的核心作用靶点——它们通过结合高铁血红素阻断该过程。面对日益严峻的耐药问题，研究人员开发了新型治疗策略，如喹啉骨架重构、喹啉骨架与金属配合物杂合等，旨在通过更高效地抑制这一关键解毒机制，提升抗疟活性。 化合物17（MG-3）是一种4-氨基-7-氯喹啉衍生物，体外对耐药恶性疟原虫表现出强效活性，对间日疟原虫与恶性疟原虫临床分离株也具有抑制效果，单用或与青蒿素衍生物联用均有效。17可有效抑制早期（I–III期）配子体，但对成熟V期配子体活性较弱。在伯氏疟原虫、夏氏疟原虫、约氏疟原虫等啮齿类疟疾模型中，17口服有效，药效与氯喹相当或更优。 ADME-Tox评价显示，该化合物无肝毒性，清除率低至中等，对细胞色素P450酶的抑制作用极弱。但17对心脏hERG钾通道的结合力（Ki = 0.56 μM）强于氯喹（Ki = 2.28 μM）。它在不同物种肝微粒体中均表现出中等到良好的稳定性，可生成3种主要代谢产物：氧化代谢物17-M1、羟基化代谢物17-M2、单羟基代谢物17-M3。作用机制上，MG-3与氯喹一致，通过抑制红细胞内期疟原虫的血红素解毒通路发挥作用。 2-乙烯基喹啉类化合物18和19的抗疟活性优于氯喹，IC50分别为0.033 μM和0.04 μM，证明C2位乙烯基对提升抗疟活性具有关键作用。基于该骨架，研究人员通过铜催化叠氮-炔环加成反应合成了一系列吡啶基乙烯基喹啉-三唑杂合物，得到数个对Dd2株具有纳摩尔级强效抑制活性的候选物。 其中，化合物20的IC50为0.04 ± 0.01 μM，选择性指数（SI = 137.25）较高。它水溶性良好（pH 7.4下溶解度为106 μM）、膜通透性佳、耐药指数低（RI = 0.57），提示其具备克服耐药的潜力。化合物20具有阶段特异性杀虫活性，靶向滋养体阶段，对早期和晚期配子体均有效。机制研究显示，它可浓度依赖性地抑制β-血红素形成，但活性弱于氯喹。 通过表型筛选发现的苯乙烯基喹啉21（UCF501），体内外均表现出良好的抗疟活性。后续对UCF501的结构优化得到化合物22–26，对耐氯喹Dd2株的活性显著提升（IC50 ≤ 15 nM）。值得注意的是，这类化合物对耐氯喹Dd2株的抑制作用强于氯喹敏感3D7株（RI < 1），说明无交叉耐药性，且选择性指数显著高于UCF501与氯喹。 最具潜力的类似物化合物22，对Dd2株的IC50为10.9 ± 1.9 nM，选择性指数SI = 1031，肝微粒体半衰期为104 min。它是一种速效杀虫药物，对红内期与配子体期均有效。在伯氏疟原虫小鼠模型中，100 mg/kg每日一次口服给药下，化合物22–24可实现完全治愈且无毒性；25 mg/kg剂量下，化合物22仍可保持完全有效，体现出优于UCF-501的体内药效与代谢稳定性。 代谢谱分析显示，UCF501主要发生N-去乙基化、O-去甲基化、苯乙烯基喹啉氧化与硝基还原；化合物22主要经N-去甲基化代谢；化合物23的推测代谢产物包括单去甲基、双去甲基产物及氧化衍生物；化合物24也可生成去甲基化与氧化代谢产物。对于芳基乙烯基喹啉25和26，代谢不稳定性主要与吗啉环断裂相关。 机制上，化合物23和24可浓度依赖性抑制β-血红素形成，但活性远低于氯喹。与之相反，化合物22对β-血红素结晶的抑制作用可忽略不计，提示其主要靶点并非血红素解毒通路。透射电镜超微结构分析为这一差异提供了生物物理学解释：经22处理的寄生虫，消化泡明显扩张，内含膜包囊泡。这种未降解血红蛋白囊泡积累的形态学特征，与蛋白酶抑制剂或哌喹处理后的表型一致。 因此，化合物22的抗疟疗效可能源于滋养体阶段血红蛋白蛋白水解过程的破坏，而非直接干扰疟色素形成。上述结果表明，这类2-芳基乙烯基喹啉的强效抗疟活性可能通过不同机制介导，未必依赖血红素解毒抑制。 近期，Benoit-Vical课题组合成并评价了数种喹啉-大黄素杂合物（命名为emoquine），以及一种喹啉-去氯氯环利嗪杂合物（命名为quinoxyzine）。其中，emoquine-1（27）和(R)-quinoxyzine（28）对多重耐药疟原虫株体外活性优异，IC50低至24 nM和33 nM。两种化合物对Vero细胞毒性低（EC50为12–14 μM），选择性指数良好，在人肝微粒体中也具有可接受的代谢稳定性。 重要的是，10 mg/kg腹腔给药下，27可完全治愈文氏疟原虫彼得氏亚种感染小鼠；但25 mg/kg每日口服给药时，第5天寄生虫血症仅下降44%，该药效水平与青蒿素相当（腹腔给药ED50 = 4 mg/kg/天，口服给药ED50 = 17 mg/kg/天）。 作者进一步探究了27和28的作用机制，发现两者均可强烈抑制体外血红素聚合为β-血红素的过程，与氯喹等喹啉类抗疟药的作用一致。值得注意的是，27对阿托伐醌耐药株Q120仍保持强效抑制活性（IC50 = 24 nM），说明其靶点不同于细胞色素bc1复合物。这种持续活性结合醌结构的存在，提示其可能还存在活性氧（ROS）生成的额外作用机制。 另一项研究报道了一种海生喹啉衍生物（29），对多重耐药K1株抗疟活性优异，选择性指数极高。该化合物作用机制起效快，与青蒿琥酯联用表现出相加效应。值得注意的是，29对伯氏疟原虫肝期也有显著抑制活性（IC50 = 76 nM），但1 μM浓度下对雌雄配子体活性极弱。 体内实验中，口服1000 mg/kg剂量下小鼠耐受性良好，无死亡现象；50 mg/kg口服给药在伯氏疟原虫啮齿类模型中有效，感染后第5天寄生虫血症降低62%。初步机制研究表明，29可干扰血红蛋白代谢，浓度依赖性抑制疟色素形成，但血红素抑制所需浓度比其IC50高约100倍，提示其主要抗疟活性可能还涉及其他机制。 Silva课题组独立采用分子杂交策略设计合成了一系列喹啉衍生物。其中，喹啉-腙杂合物30和31对多重耐药恶性疟原虫W2株抑制活性最强，IC50分别为0.145 μM和0.172 μM。两种化合物安全性良好，无溶血活性，对WI26VA-4人成纤维细胞无细胞毒性，选择性指数均大于190。 在伯氏疟原虫NK65啮齿类模型体内评价中，15 mg/kg口服给药下，化合物30和31在第5天的寄生虫血症抑制率均超过70%。25 mg/kg高剂量下，化合物31的寄生虫增殖抑制率达93.7%，与10 mg/kg氯喹的抑制效果（94.0%）相当；化合物30抑制率为71.2%。进一步机制研究表明，化合物31可与Fe(III)PPIX形成1:1复合物，从而抑制疟色素形成，这是其抗疟活性的重要来源。 后续该研究团队又开发了化合物32和33，体外对W2株活性最优。与体外结果一致，喹啉盐33体内药效最强，感染后第5至9天的寄生虫增殖抑制率为50%–72%。由于氯喹等喹啉类药物通过结合Fe(III)PPIX阻断其聚合为疟色素发挥作用，作者验证了化合物33是否具有相同作用模式。测得的结合常数（log K = 4.66）证实，33可模拟氯喹的作用机制。 与33类似，喹啉盐34也可与高铁原卟啉IX相互作用（log K = 4.77），符合血红素抑制机制。尽管如此，34对强毒力伯氏疟原虫株的药效优于33，可有效阻断无性红内期寄生虫发育（30/50 mg/kg口服），并延缓脑型疟疾进展。 化合物35（LDT-623）是一种潜力4-氨基喹啉类似物，具有多期抗疟活性。但它对HepG2细胞存在细胞毒性（EC50 = 1.3 μM）。LDT-623可浓度依赖性升高游离血红素水平，同时降低疟色素水平，提示其通过喹啉骨架干扰血红素解毒过程。 LDT-623的核心优势是对各类突变株具有广谱活性，可规避pfcrt和pfmdr1相关的常见耐药通路，除适应性下降的F145I突变株外，对其余突变株均保持活性。条形码竞争生长实验也验证了这一结论，证实与现有临床抗疟药相比，LDT-623更难快速产生耐药性。尽管结果令人鼓舞，但该研究未披露该化合物的药学性质与体内药效数据，仍需进一步研究。 研究人员设计了一系列4-氨基喹啉杂合物，通过靶向血红素解毒通路提升对耐氯喹恶性疟原虫株的活性。Kumar课题组前期开发了酰胺连接的4-氨基喹啉-萘二甲酰亚胺化合物36（IC50 = 0.07 μM），对W2株的活性是氯喹的7倍，安全窗口优异（SI > 2000）。 后续工作得到了吲哚并[2,3-b]喹喔啉-4-氨基喹啉杂合物37，对W2株活性有所下降，但血红素结合亲和力强于氯喹（pH 7.4下log K = 6.07）。近期他们又开发了草酰胺连接的4-氨基喹啉-邻苯二甲酰亚胺杂合物，其中化合物38和39对耐药株的IC50可达0.037 μM。与前序化合物一致，38以抑制疟色素形成为主要作用机制，且血红素结合亲和力优于氯喹（pH 7.4下log K = 6.56）。 其他设计包括氨基喹啉-羟吲哚39、喹啉-异烟肼-邻苯二甲酰亚胺41杂合物，均表现出强活性（IC50分别为30.9 nM和11.5 nM），且可有效抑制疟色素形成。但这些杂合物的体内外ADMET性质与体内抗疟药效仍有待评价。 为解决氯喹耐药难题，Tsogoeva课题组设计合成了一系列新型青蒿素-喹啉杂合物。其中化合物42（163A）对耐氯喹与多重耐药恶性疟原虫株的活性，显著优于氯喹与青蒿素两者。此外，163A可强烈抑制伯氏疟原虫肝脏感染，降低恶性疟原虫配子体活力。 重要的是，163A在伯氏疟原虫小鼠模型中药效强劲：皮下给药105 μM/kg剂量下，寄生虫减少率超过99%，小鼠治愈率达100%；即使低至35 μM/kg皮下给药，仍保持高抑制活性（95.2%抑制率），治愈率达80%，优于同剂量青蒿琥酯。但口服或腹腔给药时，寄生虫血症抑制效果有所下降。皮下与口服给药的药效差异提示，尽管163A抗疟活性优异，但仍需进一步优化药代动力学性质以提升口服生物利用度。 作者进一步指出，杂合物163A在伯氏疟原虫感染小鼠中的显著药效，不仅源于青蒿素结构单元，喹啉组分也发挥了关键作用。内过氧化物基团经生物活化后，可触发有毒血红素-药物加合物的形成；同时7-氯喹啉结构单元可结合高铁血红素。双重作用共同阻断了血红素解毒为β-血红素的过程。 临床常用的大环内酯类抗生素，尤其是阿奇霉素（AZI），因半衰期长、安全性佳、体外对恶性疟原虫活性强，已被研究作为ACTs的配伍药物。尽管阿奇霉素具有预防效果、可改善妊娠期疟疾预后，且在啮齿类模型中对肝期和蚊期寄生虫有活性，但单药疗效欠佳，联合方案中效果也劣于克林霉素，主要原因是其“延迟死亡”的作用机制。 为克服这一局限，喹啉-阿奇霉素杂合物GSK-66（化合物43）的快速杀虫能力较阿奇霉素提升了1600倍以上。GSK-66及其衍生物UAW-1（化合物44）对药物敏感与耐药恶性疟原虫株均具有强效活性（IC50 = 0.03–0.11 μM），对未成熟与成熟配子体的活性显著提升，晚期配子体杀灭效果优于氯喹。 机制研究表明，这类杂合物可抑制β-血红素形成，重现氯喹样快速杀灭行为；与去铁胺、E-64联用实验中观察到协同效应；而维拉帕米可逆转耐氯喹Dd2虫株的耐药性，提示其与PfCRT相关耐药通路存在相互作用。 近期已有数种喹啉基杂合化合物被报道，可抑制β-血红素形成，对耐氯喹株具有强效抗疟活性，包括化合物45–47。其中化合物45在33.3 mg/kg口服剂量下，伯氏疟原虫小鼠模型中药效优于同剂量氯喹。但这类化合物的理化性质尚未披露。 金属片段作为三维骨架，在基于片段的无机药物发现中日益受到关注。自金属类抗疟药ferroquine（SSR97193）被发现以来，大量研究探索了将二茂铁引入已知药效团骨架或现有药物中的抗疟潜力。二茂铁的理化性质——包括较氯喹更高的脂溶性与更低的碱性——使其可在寄生虫消化泡内富集，且对疟色素形成的抑制作用强于氯喹。受ferroquine成功的启发，研究人员将该策略拓展，设计了喹啉-金属配合物。 代表性例子包括含氯喹的有机钌配合物48–51，是一类速效、多期抗疟药物。这类配合物对疟原虫无性红内期具有强效选择性活性，疗效与氯喹相当，但除化合物51外，其余耐药指数更低。在肝期疟原虫模型中，化合物49的抗寄生虫活性与伯氨喹相当，且优于氯喹。此外，除49外，多数配合物对V期配子体具有低微摩尔活性。 重要的是，这类氯喹有机钌结合物具有良好的药理学特征：可抑制所有测试的恶性疟原虫株生长，不受耐药状态影响，且起效速度快于氯喹。除无活性的化合物51外，其余配合物抑制血红素聚合为β-血红素的效力与氯喹相当，但对高铁原卟啉IX的结合亲和力低于氯喹。 在伯氏疟原虫感染雄性瑞士韦伯斯特小鼠的4天抑制实验中，腹腔给药后评价了寄生虫血症抑制率与存活率。结果显示，配合物48–50可降低寄生虫血症，但效果弱于口服给药的氯喹（5/10/50 mg/kg）。未感染红细胞无溶血现象，离体心脏实验未观察到心脏毒性，提示这类有机钌配合物安全性良好。但仍需进一步优化以提升体内药效，实现彻底的寄生虫清除。 另一个值得关注的例子是含氯喹的铂配合物52和53。尽管两种配合物对3D7株的活性弱于氯喹，但对耐氯喹W2株的活性与氯喹相当，且选择性指数高。与氯喹不同，这类配合物是靶向滋养体的不可逆杀虫药物，其中配合物53还对伯氏疟原虫肝期具有活性。 在Peters 4天实验中，66 μM/kg腹腔给药下，两种配合物的体内寄生虫血症抑制效果与氯喹相当；但在评价已建立感染的Thompson实验中，配合物53的药效更优。机制上，铂配合物的抗疟作用始于抑制疟色素形成，此外还可诱导线粒体完整性丧失、线粒体活性显著下降，且该效应强于氯喹。 这种双重机制或许可以解释它们对无疟色素的寄生虫（如肝期虫体）仍具活性的原因——氯喹对肝期疟原虫无活性。综上，铂(II)-氯喹配合物是多功能抗疟药物，体现了金属基药物设计在新型抗疟药开发中的潜力。 近期，Navarro课题组报道了5种含阿莫地喹骨架的新型配位化合物54–58。所有配合物对耐氯喹恶性疟原虫株均具有强效活性，IC50为21.08–76.63 nM，显著优于游离碱氯喹与磷酸氯喹（分别为211.09 nM和410.20 nM）。 值得注意的是，化合物54–56的IC50与二盐酸阿莫地喹（20.7 nM）相当，且选择性指数高，对HepG2细胞无明显细胞毒性（EC50 > 100 μM）。这类化合物可强烈抑制β-血红素形成，其中化合物55抑制活性最强（IC50 = 0.1 μM），与其高Fe(III)PPIX结合亲和力（log K）一致。 体内实验中，低剂量（10 mg/kg）配合物54即可显著抑制寄生虫血症，30 mg/kg剂量下中位生存期延长（>30天），优于同剂量腹腔给药的阿莫地喹。更高剂量下，54治疗可实现75%的治愈率，优于标准药物阿莫地喹。 54药效增强的原因可能在于其包含两个阿莫地喹结构单元，可提升达到寄生虫抑制所需的血药浓度。但目前尚无药代动力学数据，且这类配合物对药物敏感虫株的活性、是否能克服交叉耐药仍有待验证。 另一项独立研究中，同一课题组开发了两种金(I)基杂合物：[AuCQPQ]PF6（59）和[AuAQPQ]PF6（60），均表现出强效抗疟活性。其中化合物60活性尤为突出，IC50达2.97 nM，显著优于参比药物氯喹（IC50 = 459 nM）、阿莫地喹（IC50 = 86.2 nM）和伯氨喹（IC50 = 182 nM）。其极低的耐药指数（RI = 0.08）提示，它具有极强的克服交叉耐药的潜力。 两种化合物对配子体与肝期均有活性，证实了其多期抗疟特征。体内实验中，每日30 mg/kg腹腔给药下，化合物59可显著抑制伯氏疟原虫寄生虫血症，延长中位生存期。更低剂量（10 mg/kg）下，60较未处理对照组进一步降低寄生虫血症，提升存活率。口服给药时，化合物60也可抑制寄生虫血症，治愈率达50%，优于阿莫地喹与伯氨喹联用方案。 作用机制方面，与该课题组此前研究结果一致，阿莫地喹-金配合物59和60可强烈抑制血红素解毒通路，这一点得到了其对[Fe(III)PPIX]的高结合亲和力、强效β-血红素抑制活性的支持。此外，这类配合物对黄素酶活性的抑制作用提示，它们还可能破坏寄生虫的巯基氧化还原平衡。 分子杂交与金属整合是抗疟药物开发中广泛应用的策略，可提升抗疟药效、降低耐药性。近期，Smith课题组报道了二茂铁基喹啉-苯并咪唑杂合物（61–63），可选择性靶向无性红内期寄生虫，对哺乳动物CHO细胞毒性低，且对耐药K1株的耐药指数低于氯喹。 其中，化合物61对K1株抑制活性最强（IC50 = 9.4 nM）。配子体杀灭实验显示，61–63对成熟与未成熟配子体均有活性，化合物62活性最优，可达低微摩尔级。机制研究表明，抑制疟色素形成是其主要作用模式，体外细胞血红素分级分离数据支持了这一结论。此外，荧光实验提示氧化条件下可产生活性氧，是其抗疟活性的另一重机制。 另一项研究中，该团队开发了阿莫地喹-二茂铁杂合物64和65，体外抗疟活性强，且β-血红素抑制活性优于氯喹和阿莫地喹。值得注意的是，化合物65对K1株的活性略优于ferroquine。两种化合物还可通过抑制II/III期配子体发育，发挥潜在传播阻断作用。但化合物64的微粒体稳定性低于阿莫地喹，65的相关性质尚未评价。 综上，这些研究表明，以金属为连接子的杂合药物，是抗疟药物设计的极具前景的策略。3.2 恶性疟原虫钙依赖性蛋白激酶1（PfCDPK1）抑制 恶性疟原虫钙依赖性蛋白激酶1（PfCDPK1）是极具潜力的抗疟靶点，在寄生虫信号通路中发挥关键作用。在疟原虫属中，CDPK是一类受钙离子激活的丝氨酸/苏氨酸激酶家族，包含7种亚型，在寄生虫生命周期不同阶段差异表达。重要的是，哺乳动物体内不存在CDPK，因此是极具吸引力且安全性更高的药物靶点。 喹啉衍生物66和67对耐药恶性疟原虫RKL-9株具有低微摩尔抑制活性（IC50分别为3.52 μM和2.7 μM），且不会引发溶血，对哺乳动物细胞无细胞毒性。 分子研究显示，两种化合物均可通过有利的氢键相互作用，稳定结合于PfCDPK1的ATP结合活性口袋，微量热泳动（MST）实验证实了这一结果。体外激酶实验进一步表明，这类衍生物可抑制PfCDPK1的磷酸化活性：1 μM浓度下抑制率分别为28.2%和54.5%；5 μM浓度下抑制率分别为11.6%和56.2%。 值得注意的是，两种化合物均不抑制人源激酶，体现了对寄生虫酶的选择性。但该类化合物对PfCDPK各亚型的选择性，以及更广泛的理化性质仍有待阐明。3.3 恶性疟原虫胆碱激酶（PfChoK）抑制 恶性疟原虫胆碱激酶（PfChoK）是关键的脂质激酶，在滋养体向裂殖体转化阶段过表达，该阶段需要活跃的新脂质膜合成，体现了磷脂从头合成对寄生虫生存的核心作用。因此，PfChoK因其在寄生虫无性发育中的关键功能，成为极具潜力的酶抑制靶点。 基于此，研究人员开发了双阳离子化合物，包括双喹啉鎓衍生物，作为潜在PfChoK抑制剂用于抗疟治疗。 RSM-932A（TCD-717，化合物68）是一种α-胆碱激酶选择性小分子抑制剂，该酶参与磷脂代谢与肿瘤细胞增殖。它已在晚期实体瘤患者中开展评价（临床试验NCT01215864），同时也具有强效抗疟活性：通过将PfChoK捕获在磷酸化中间体状态，阻断磷酸向胆碱的转移（对3D7株IC50 = 0.027 μM，对PfChoK酶IC50 = 1.75 μM）。 基于该骨架，Lopez-Cara课题组开发了一系列新型双喹啉鎓衍生物。其中化合物69的PfChoK抑制活性与RSM-932A相当，但抗疟活性弱约5倍。其类似物化合物70的抗疟效力提升了4.3倍，但PfChoK抑制活性弱4.3倍，且对磷酸乙醇胺（PEth）生成相关的PfChoK活性无显著抑制作用（IC50 > 50 μM）。上述结果提示，化合物69和70的抗疟效应并非完全依赖胆碱代谢 disruption。 在更近期的研究中，对RSM-932A衍生物进行氧硫取代，得到化合物71，是该系列中抗疟活性最强的化合物（IC50 = 0.026 μM），对PfChoK的IC50为7.69 μM。化合物72的PfChoK抑制活性与71相近，但抗疟活性显著弱于71，进一步支持了除PfChoK抑制外，还有其他机制贡献抗疟活性的观点。 值得注意的是，这类双喹啉鎓衍生物也可强烈抑制人源胆碱激酶（HsChoK）。但理化性质局限（如通透性与稳定性不足）、靶点选择性差、宿主细胞毒性等问题，仍是其开发为抗疟药物的主要挑战。3.4 恶性疟原虫IIIβ型磷脂酰肌醇4-激酶（PfPI4Kβ）抑制 恶性疟原虫IIIβ型磷脂酰肌醇4-激酶（PfPI4K）可催化磷脂酰肌醇转化为4-磷酸磷脂酰肌醇，调控胞内信号传导与囊泡运输，已被证实是开发强效多期抗疟药的潜力靶点。 为积累研究数据、降低时间与成本风险，抗癌与抗菌药物的疟疾重定位研究备受关注。例如，Chibale课题组近期报道，喹啉衍生物AZD0156（MMV1580483，化合物73）——一种已完成癌症I期临床试验（NCT02588105）的首创人源共济失调毛细血管扩张突变（ATM）激酶抑制剂——对恶性疟原虫的无性红内期与传播阶段均具有显著体外活性。 耐药筛选、交叉耐药、生化实验与条件敲低研究证实，PfPI4Kβ是73的主要靶点，且该化合物不抑制β-血红素形成。它对PfPI4Kβ具有良好的选择性，诱导的表型应答与杀灭动力学与已报道的其他PfPI4Kβ抑制剂相当。此外，73体外表化性质优异、毒性低（如hERG IC50 > 30 μM）、药代动力学特征良好。在伯氏疟原虫模型中，50 mg/kg口服给药可使寄生虫血症降低81%。 基于上述发现，Chibale课题组对AZD0156的咪唑并[4,5-c]喹啉-2-酮骨架进行药物化学优化，开发了数种抗疟活性提升的衍生物，可同时作用于红内期与配子体期，代表化合物为74和75。 这类化合物对临床分离株、实验室诱导的已知抗疟药耐药株均具有强效活性，同时耐药倾向更低、毒性较此前报道的疟原虫PI4K抑制剂更弱。与AZD0156一致，化合物75保留了对PfPI4Kβ的良好选择性，但也可强烈抑制人源ATM、PI3Kα与PI4Kβ激酶。 值得注意的是，化合物75体内外ADME性质优异，在恶性疟原虫人源化NSG小鼠模型中有效，ED90为4.6 mg/kg。尽管抗疟效力取得了进展，但仍需进一步药物化学优化，提升PfPI4Kβ抑制相对于人源ATM、人源PI3K与人源PI4激酶的选择性，同时评价其对PfPI3Kα的潜在抑制活性。3.5 PfPK6抑制 恶性疟原虫PfPK6是一种疟原虫蛋白激酶，与细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）均具有同源性。尽管其确切生物学功能尚不明确，但基于与人源CDK2的序列同源性，以及在环状体晚期、滋养体、裂殖体早期的表达谱，PfPK6被认为以不依赖细胞周期蛋白的方式调控寄生虫细胞周期进程。近年来，PfPK6已成为颇具吸引力的抗疟靶点。 Ki8751（化合物76）最初开发为VEGFR2抑制剂，但激酶选择性较差。近期研究发现，Ki8751是强效PfPK6抑制剂（IC50 = 14 nM），但存在水溶性差、通透性低的缺陷。 通过修饰末端苯环、引入哌嗪基团对Ki8751进行优化，得到化合物77，水溶性提升6倍以上，同时保留强效PfPK6抑制活性，对3D7株具有良好抗疟活性。 对化合物77进一步修饰得到78和79：化合物78保留了PfPK6抑制活性与抗疟活性；化合物79的PfPK6抑制活性（IC50 = 1.9 nM）与抗疟效力（IC50 = 40 nM）分别提升近6.8倍和4倍，但两者溶解度均有所下降。 在苯环上引入三氟甲基得到化合物80和81，保持了强劲的PfPK6抑制活性（IC50分别为1.6 nM和1.9 nM），且微粒体稳定性良好。值得注意的是，化合物80对肝期具有强抑制活性（IC50 = 0.22 μM），而其余化合物无此活性，凸显了其作为先导候选物的潜力。 尽管取得了上述进展，该类化合物仍存在几方面局限：（1）激酶选择性问题——80和81可强烈抑制PfCDK1、PfNEK3、PfCDK5、PfGSK3等其他激酶；（2）对HepG2细胞毒性高，治疗窗窄；（3）通透性与水溶性差。此外，其对耐药株的抗疟活性尚未见报道，能否克服交叉耐药仍不明确。3.6 蛋白酶抑制 蛋白酶是抗疟治疗中极具吸引力的药物靶点。恶性疟半胱氨酸蛋白酶-2（FP2）属于木瓜蛋白酶家族，在恶性疟原虫红细胞内期表达，定位于消化泡，负责血红蛋白降解。 基因敲除研究显示，FP2缺失会导致滋养体内未降解血红蛋白积累，证实了其在血红蛋白水解中的核心作用。药理学抑制FP2及相关蛋白酶可阻断寄生虫发育，且已被证实可治愈小鼠疟疾感染。目前已发现包括喹啉衍生物在内的多种化学类型是强效FP2抑制剂。 喹啉类化合物82–84对FP2具有低微摩尔抑制活性，IC50分别为4.78 μM、2.14 μM和2.64 μM，对3D7株也具有相当的低微摩尔活性。值得注意的是，与经典FP2抑制剂E-64相比，这类化合物诱导的形态变化与消化泡异常更显著。但它们对耐药株的活性、对HepG2细胞的毒性尚未见报道，因此能否克服交叉耐药、治疗窗口是否理想仍不明确。此外，药代动力学分析与体内药效研究也有待开展，以全面评价其潜力。 氯喹-三唑杂合物QP11（化合物85）被鉴定为选择性FP2抑制剂，可抑制β-血红素形成（IC50 = 19.9 μM），活性略优于氯喹（23.3 μM）。尽管整体抗疟活性弱于氯喹，但QP11对CHO细胞无明显细胞毒性，微粒体稳定性良好。体内实验中，100 mg/kg腹腔给药可显著降低寄生虫血症，完全治愈伯氏疟原虫感染小鼠，所有治疗动物30天实验期内均存活且无毒性反应。 此前的研究中，Guido课题组发现海生喹啉29是一种速效、双期抗疟剂，可有效抑制疟色素形成，在伯氏疟原虫感染小鼠中耐受性佳、口服有效。但其进一步开发受限于理化性质不佳，包括溶解度低、脂溶性高。 后续研究设计了新型海生喹啉类似物以改善上述性质，同时保留活性，代表化合物为86。它对所有测试的耐药恶性疟原虫株IC50相当，耐药指数RI为0.9–1.3，且对间日疟原虫的活性与恶性疟原虫分离株相近。50 mg/kg口服给药可使伯氏疟原虫感染小鼠寄生虫血症降低96%。 机制研究显示，化合物86可选择性富集于感染红细胞内，定位于消化泡，并抑制恶性疟原虫半胱氨酸蛋白酶FP-2a和FP-3——这两种是血红蛋白降解的关键酶。尽管未直接评价疟色素抑制活性，但结果提示海生喹啉类通过双重抑制蛋白酶与疟色素形成发挥作用，与化合物29的机制假说一致。3.7 恶性疟原虫乳酸脱氢酶（PfLDH）抑制 恶性疟原虫乳酸脱氢酶（PfLDH）催化糖酵解终步骤中丙酮酸与乳酸的相互转化，是寄生虫ATP生成的核心过程。与人源LDH不同，PfLDH具有独特的结构特征，可实现小分子的选择性靶向。 由于其在寄生虫代谢中不可或缺，且结构差异可被利用，PfLDH已成为抗疟药物开发的重要靶点。研究证实，氯喹可结合于PfLDH的NADH结合口袋，与天然辅因子竞争，从而抑制酶活性。 近期报道的喹啉衍生物87–89对PfLDH的IC50分别为2.31、4.74和3.20 μg/mL，与氯喹相当。此外，这类化合物对耐药K1株的抗疟活性与氯喹相近。但它们的细胞毒性、对其他寄生虫阶段的活性尚未见报道。 3.8 恶性疟原虫热休克蛋白（PfHSP）抑制 恶性疟原虫热休克蛋白（PfHSP）在疟原虫整个生命周期的生长、存活、活力与分化中发挥关键作用。特定PfHSP（如PfHSP70和PfHSP90）还对寄生虫的致病力与毒力至关重要，在宿主-寄生虫界面形成独特复合物。 值得注意的是，与迄今研究的多数抗疟药物靶点不同，调控PfHSP有望广泛影响所有生命周期阶段的寄生虫生存，因此是极具价值的治疗靶点。 研究人员设计合成了一系列喹啉-嘧啶杂合物，作为靶向PfHSP70的潜在抗疟剂。其中化合物90活性最强，对NF54株的IC50为0.32 ± 0.06 μM。 对两种关键胞质PfHSP70同源物（PfHsp70-1和PfHsp70-z）的结合研究显示，化合物90的亲和力最高，Kd分别为0.114 nM和4.4 nM。但尚未评价化合物90对多重耐药株（如Dd2）的抗疟活性，且其选择性指数显著低于参比药物奎宁与氯喹。 研究人员进一步采用分子杂交策略，设计了带三唑与脲连接子的骆驼蓬碱-伯氨喹杂合物，用于开发强效抗疟药。二聚体化合物91含三唑连接子，活性最优，对两种虫株的活性均比母体化合物伯氨喹、骆驼蓬碱高至少320倍。 值得注意的是，化合物91对Dd2株的活性（IC50 = 17.2 ± 9.3 nM）比氯喹（IC50 = 330.2 ± 67.5 nM）强近20倍，且耐药指数低（RI = 1.12）。此外，化合物91对包括HepG2在内的一系列人源细胞系无细胞毒性（IC50 > 50 μM），选择性指数极高（SI > 2901）。 它对伯氏疟原虫肝期的抑制活性比伯氨喹强200倍以上（IC50 = 0.036 ± 0.01 μM vs 8.4 ± 3.4 μM）。尤其重要的是，化合物91对恶性疟原虫NF54株成熟配子体的活性优于亚甲蓝（IC50 = 90.5 ± 37 nM vs 506.2 ± 34.7 nM），体现了其传播阻断剂的潜力。计算分析显示，91结合于恶性疟原虫Hsp90（PfHsp90）的ATP结合位点。但其实验结合亲和力、抑制活性与体内药效仍有待研究。3.9 PfCRT抑制 恶性疟原虫的氯喹耐药性，很大程度上归因于PfCRT的突变。突变型PfCRTCQR可主动将氯喹从酸性消化泡中泵出，降低药物在寄生虫内的积累，从而削弱其破坏血红素解毒的能力。除氯喹外，PfCRT还会降低寄生虫对奎宁、阿莫地喹等其他喹啉类抗疟药的敏感性。 因此，开发可抑制或规避PfCRTCQR介导转运的氨基喹啉衍生物，是恢复喹啉类药物疗效、应对多重耐药的潜力策略。 含地贝美辛基团的喹啉衍生物92–94，对氯喹敏感D10株与耐氯喹K1株均有活性；其中化合物94活性最强，对另外3种耐氯喹株也表现出强活性。 重要的是，这类化合物对CHO细胞毒性极低，且可抑制PfCRT介导的氯喹转运。口服30或100 mg/kg剂量下，化合物92和93可使伯氏疟原虫感染小鼠寄生虫血症降低99%以上，100 mg/kg剂量组实验结束时存活率达100%。此外，92–94均具有强效β-血红素抑制活性，是首批被证实可同时抑制疟色素形成与PfCRT介导耐药机制的喹啉类抗疟药。 化合物95和96是PfCRTDd2抑制剂，IC50分别为64 μM和55 μM。尽管它们对红内期寄生虫的抗疟活性仅为中等，但对肝期寄生虫的活性比伯氨喹强64倍以上，且不影响配子体发育或早期孢子生殖阶段。 为进一步对抗恶性疟原虫耐药性，研究人员开发了奎宁二聚体97和98，作为强效PfCRTDd2抑制剂。两者对耐药株均具有纳摩尔级活性，优于奎宁，且可在消化泡内富集，不被PfCRTCQR泵出。与92–94类似，它们也可剂量依赖性抑制β-血红素形成，IC50与奎宁相当。 体内实验中，化合物97（口服ED50 = 38.2 mg/kg）的药效与奎宁（口服ED50 = 48.7 mg/kg）相当，但化合物98毒性显著，提示需进行结构优化以提升安全性。 近期报道的新型4-氨基喹啉LDT-623也具有多期抗疟活性。与其他4-氨基喹啉类一致，它可干扰消化泡内的血红素解毒过程；此外还可抑制PfCRT介导的药物转运。值得注意的是，LDT-623与携带关键耐药突变的寄生虫无交叉耐药，提示其可作为药物优化的 valuable 骨架。 综上，这些研究凸显了喹啉衍生物克服恶性疟原虫耐药机制的潜力。通过规避或直接抑制PfCRT、PfMDR1等药物外排转运体，同时靶向疟色素形成，LDT-623等化合物体现了合理设计的4-氨基喹啉如何重新融入现代治疗策略，包括三联ACTs方案。这些发现支持持续探索下一代喹啉类药物，将其开发为多功能、有效的抗疟药物。3.10 PfeEF2抑制 PfeEF2是一种关键的GTP依赖性移位酶，可驱动核糖体沿mRNA移动，参与蛋白质合成过程。抑制该酶可破坏蛋白质翻译，快速影响多个生命周期阶段的寄生虫生长与存活。 首创性PfeEF2抑制剂卡巴米喹（M5717，MMV643121，10）是代表性药物，属于新型抗疟药，低浓度下即可对恶性疟原虫多个生命周期阶段有效。它体内外ADME性质良好，是首个进入临床开发的PfeEF2抑制剂。 为确定分子靶点，研究人员在高浓度卡巴米喹压力下诱导产生耐药恶性疟原虫突变株，发现其PfeEF2基因发生突变；耐药寄生虫的蛋白合成抑制作用显著减弱。转入野生型PfeEF2可恢复药物敏感性，证实PfeEF2是卡巴米喹的主要分子靶点。 另一种代表性PfeEF2抑制剂是化合物99（MMV692140），对疟原虫多个生命周期阶段均有活性，IC50为0.09–1.8 μM；对HepG2细胞毒性低（IC50 = 40 μM），无明显hERG风险（IC50 = 10.6 μM）。它对各类耐药株均保持活性，无显著交叉耐药。 尽管耐药定位指向PfeEF2，但其活性可能还涉及其他机制。对化合物99进行药物化学优化得到化合物100（MMV1919557），无性红内期活性提升约30倍，但其对配子体与肝期的活性、理化性质与耐药特征仍有待研究。3.11 恶性疟原虫蛋白法尼基转移酶（PfPFT）抑制 蛋白质法尼基化是一种翻译后修饰，可促进真核生物特定胞内蛋白的膜锚定，并增强蛋白-蛋白相互作用。在恶性疟原虫中，蛋白法尼基转移酶（PfPFT）催化这一必需过程，已成为极具潜力的“搭便车”抗疟靶点——该靶点最初开发自抗癌药物发现领域。 百时美施贵宝最初开发的四氢喹啉衍生物为抗癌药物，后被发现具有强效抗疟活性，IC50低于25 nM，是强效PfPFT抑制剂（如化合物101–103）。PfPFT抑制活性与抗疟效力之间存在强相关性，表明寄生虫生长抑制是通过阻断PfPFT介导的。 与之一致，经抑制剂处理的寄生虫，法尼基化蛋白水平呈剂量依赖性下降，证实了靶点结合。此外，耐药寄生虫PfPFT亚基的单点突变，使化合物102（BMS-388891）达到50%酶抑制所需的浓度升高13倍，进一步验证了PfPFT作为分子靶点的地位。 伯氏疟原虫感染模型体内研究显示，化合物101（BMS-386914）200 mg/kg腹腔给药可显著降低寄生虫血症，多数治疗动物实现寄生虫清除，且无明显毒性。 尽管四氢喹啉类PfPFT抑制剂是极具前景的抗疟先导物，但目前靶向PfPFT的化合物报道仍较少，凸显了持续探索该类化学实体的必要性。3.12 靶向细胞色素bc1的喹啉前药 细胞色素bc1（cyt bc1，复合物III）是已被充分验证的成熟抗疟靶点。在疟原虫中，细胞色素bc1包含三个催化亚基：细胞色素b、Rieske蛋白和细胞色素c1。细胞色素b介导Qo位点的泛醇氧化、Qi位点的泛醌还原，并通过Rieske蛋白与细胞色素c1将电子传递至细胞色素c。 尽管细胞色素b在疟原虫属中高度保守，但与人源酶结构差异显著，因此可实现抗疟药物的选择性抑制。 阿托伐醌等喹诺酮类药物可抑制线粒体细胞色素bc1复合物，该复合物对肝期与红内期寄生虫生存均至关重要，因此喹诺酮类可同时用于疟疾预防与治疗。阿托伐醌是FDA批准的复方药物Malarone的组分之一。 ELQ-300是一种喹诺酮-3-二芳基醚衍生物（104），是潜力临床前候选物，对恶性疟原虫的肝期、红内期与传播阶段均有活性。它口服生物利用度良好、代谢稳定，在啮齿类疟疾模型中具有强传播阻断活性。但其水溶性差、结晶度高，限制了进一步开发。 为解决这一问题，Riscoe课题组开发了喹啉基化合物105（ELQ-331）——ELQ-300的烷氧基碳酸酯前药，对恶性疟原虫感染红细胞的活性与原药相当。 在约氏疟原虫小鼠模型中，单次口服3.0 mg/kg ELQ-331即可提供完全保护（口服ED50 = 0.02 mg/kg/天）。值得注意的是，ELQ-331的理化与代谢性质较ELQ-300有所改善。 基于这一成功，作者后续报道了ELQ-596（化合物106），属于新型3-联芳基ELQ亚系列，体外对多重耐药恶性疟原虫株活性增强。其前药形式ELQ-598（化合物107）旨在降低结晶度，对小鼠疟疾的药效比ELQ-331高4–10倍。 值得注意的是，单次口服0.3 mg/kg ELQ-598即可实现完全保护（口服ED50 = 0.005 mg/kg/天），药效比ELQ-331高出近一个数量级。上述结果表明，比例更低的优化ELQ衍生物剂量，即可为人体提供有效保护与治愈。 克服杀虫剂耐药的另一项策略，是通过将抗寄生虫化合物负载于长效杀虫蚊帐（LLINs）中，直接靶向蚊期发育的疟原虫。该策略即使在杀虫剂失效时，仍可阻断寄生虫传播。 近期，Probst等人开展了ELQ类化合物对恶性疟原虫蚊期的体内筛选。其中活性最强的Qo位点抑制剂ELQ-456（111）可完全阻断寄生虫感染，而Qi位点抑制剂ELQ-331可显著降低感染率。这些结果证实了细胞色素b与线粒体功能对恶性疟原虫在蚊体内发育的核心作用。 在跗节接触药效实验中，靶向Qo位点的前药ELQ-453（喹啉109）可完全预防恶性疟原虫感染，而ELQ-456的感染率降低58.8%。有趣的是，活性母体ELQ类化合物体外对无性红内期寄生虫的活性强劲且相当，但在跗节实验中效果较差，可能原因是溶解度差、结晶度高，而前药形式可缓解这两个问题。 研究人员还采用跗节接触实验，评价了Qo位点与Qi位点抑制剂的联合用药效果。ELQ-453（Qo位点抑制剂）与ELQ-613（Qi位点抑制剂，113）双重处理，对恶性疟原虫感染的抑制效果优于单药，也优于阿托伐醌。重要的是，靶向Qo与Qi的化合物之间无交叉耐药，提示这类抑制剂可有效联合用于蚊期干预。 综上，这些发现凸显了ELQ类化合物作为新型药剂、可整合入长效杀虫蚊帐的潜力，为对抗杀虫剂耐药、减少疟疾传播提供了双重策略。3.13 其他方向 喹啉-喹唑啉衍生物最初设计用于靶向DNA甲基转移酶（DNMT），可同时结合两个底物口袋：喹啉部分模拟胞苷（甲基化底物），喹唑啉部分模拟甲基供体S-腺苷-L-甲硫氨酸（SAM）的腺苷基团。 Nardella等人将这类杂合分子重定位用于疟疾治疗，筛选得到化合物114和115活性最强，对恶性疟原虫NF54株的IC50分别为0.06 μM和0.07 μM。这类化合物对环状体阶段寄生虫起效迅速，包括青蒿素耐药临床分离株，且可降低寄生虫体内DNA甲基化水平。值得注意的是，10 mg/kg腹腔给药下，化合物115体内药效强劲。 后续研究中，同一团队采用热蛋白质组学分析探究了这类抑制剂的作用机制。结果发现，真核翻译起始因子3亚基I（PfEIF3i）是化合物114在恶性疟原虫中主要的稳定结合蛋白。细胞热位移实验进一步证实了PfEIF3i与抑制剂的相互作用。 但PfEIF3i与DNA甲基化尚未被确证为主要靶点，提示化合物114可能具有多药理学特征，存在其他靶点共同贡献抗疟活性。 4-氨基喹啉衍生物116–118可强烈抑制氯喹敏感与耐药株的增殖，IC50为0.012–0.033 μM。化合物119对3D7株具有低纳摩尔抗疟活性，口服100 mg/kg在约氏疟原虫感染瑞士小鼠模型中体内药效良好。 Harmiprims是一类杂合分子，将两种作用机制不同的抗疟药效团共价连接于同一结构中——通过三唑连接子，将8-氨基喹啉类抗疟药伯氨喹与骆驼蓬碱药效团结合。双-harmiprime类似物120对3D7株红内期的活性与氯喹相当，对Dd2株的活性高出一个数量级。 此外，它对伯氏疟原虫肝期、恶性疟原虫NF54株成熟配子体均具有强活性，提示其具有传播阻断剂潜力。值得注意的是，化合物120对人源细胞系无活性，凸显了其作为多期抗疟药先导物的前景。但其对β-血红素形成的影响、PfHsp90抑制活性与体内药效仍有待阐明。 Harmiquins是另一类杂合分子，由抑制血红素聚合的氯喹骨架，与可结合PfHsp90的骆驼蓬碱来源β-咔啉环组成。代表化合物121活性强劲，对恶性疟原虫3D7株IC50达个位数纳摩尔，对多重耐药株也具有强活性（IC50 = 7–25 nM）。 尽管化合物121抑制β-血红素形成的效果远弱于氯喹，但其PfHsp90结合亲和力、抑制效力、体外ADME谱与体内抗疟药效均尚未见报道。 含酰胺基团的喹啉衍生物122和123，对耐药株具有良好抗疟活性。另一种含硫脲基序的喹啉衍生物124，活性与122、123相近。值得注意的是，化合物123的抗疟活性与氯喹相当，25 mg/kg腹腔给药后第7天，可使伯氏疟原虫寄生虫血症降至37%。 离子液体在药物化学与制药科学中价值日益凸显，它有望解决传统活性药物成分盐形式的诸多局限，如多晶型现象、溶解度差、生物利用度低等。因此，开发离子液体是重振因上述缺陷而停用药物的潜力策略。 近期，Gomes课题组提出了一种创新方法：将氯喹、伯氨喹等碱性抗疟药与天然脂肪酸结合，生成新型抗疟剂。代表化合物氯喹胆酸盐（125）具有多期抗疟活性。但它对Dd2株的抑制活性弱于3D7株，引发了对其克服交叉耐药能力的疑问。此外，该类化合物的细胞毒性、ADME性质、作用机制与体内药效均有待进一步研究。 吡喃并[2,3-c]吡唑-4-氨基喹啉杂合物126和127，体外抗疟活性优异。含甲基取代的氨基喹啉类似物128，体外活性良好，100 mg/kg口服给药下，第4天即可实现约氏疟原虫尼日利亚亚种小鼠模型的寄生虫完全清除。 环丙沙星（CFX）可诱导恶性疟原虫典型的“延迟死亡”表型。为克服抗疟药耐药性，研究人员开发了氯喹-环丙沙星杂合分子。代表化合物129在低纳摩尔浓度下，对氯喹敏感与耐药恶性疟原虫株均具有强效活性，且对哺乳动物细胞无检测到的毒性。 有趣的是，化合物129并未保留氯喹或环丙沙星的典型药理行为。例如，经129处理的寄生虫，消化泡内疟色素形成未受影响，提示该杂合物不通过氯喹样机制发挥作用。但该研究缺乏氯喹-环丙沙星药效的体内验证，存在局限性。 阿莫地喹的临床应用受限，原因是其与肝毒性、粒细胞缺乏症相关；一般认为，这是由于其对位羟基经P450介导氧化，生成有毒的醌亚胺代谢产物所致。 为解决上述安全性问题并应对耐药性，Riscoe等人对阿莫地喹的4位侧链进行刚性化改造，开发了一系列名为“amodiachins（ADCs）”的新型化合物。构效关系研究显示，哌嗪环与7位氯原子的存在，对强抗疟活性有重要贡献。 该系列中，化合物130（ADC-028）是潜力候选物，对药物敏感与多重耐药恶性疟原虫株均具有纳摩尔级活性，细胞毒性极低，小鼠微粒体稳定性良好。单次口服50 mg/kg剂量下，该化合物在约氏疟原虫模型中可完全治愈，30天内寄生虫抑制至检测限以下（ED50 = 2.3 mg/kg/天）。 该化合物药代动力学特征优异，代谢抗性强，口服生物利用度达76%。这些结果将化合物130确立为对抗耐药疟疾的值得关注的先导物。尽管4-氨基喹啉类抗疟药通常通过抑制疟色素形成发挥作用，但化合物130的作用机制尚未阐明。 此前，东北大学Pollastri课题组采用靶点类别重定位策略，通过筛选已上市人源酪氨酸激酶抑制剂对多种致病原生动物寄生虫的活性，鉴定出化合物131是强效抗疟剂。后续研究中，该团队采用骨架跳跃与寄生虫跳跃方法开发新型类似物，成功发现了数种高活性抗疟化合物。其中，化合物132和133具有低纳摩尔活性，且132还具有良好的理化性质。 PfATP6是肌浆/内质网Ca2+-ATP酶的恶性疟原虫同源物，是调控寄生虫内钙转运与稳态的关键酶。钙信号对入侵、逸出、胞内发育等过程不可或缺，因此PfATP6对寄生虫生存至关重要。 青蒿素及其衍生物被认为可通过烷基化或直接相互作用抑制PfATP6活性，从而破坏钙平衡，诱导寄生虫死亡。鉴于其核心作用与成药性，PfATP6已成为抗疟药物发现的吸引力分子靶点，尤其是在克服现有疗法耐药性的研究中。 喹啉-青蒿素杂合物134和135，对多重耐药恶性疟原虫Dd2株和K1株具有极强的抗疟活性，IC50为1.3–4.8 nM。对这两种炔基标记杂合物的化学蛋白质组学分析显示，它们可与红内期寄生虫发育的多种关键蛋白相互作用，包括PfATP6与40S核糖体蛋白机制。 上述结果表明，喹啉与青蒿素药效团杂合，可生成双重靶向药物，同时破坏恶性疟原虫的钙调控与蛋白质合成，从而提升效力、降低耐药概率。 喹啉-咪唑杂合物136，对氯喹敏感株（IC50 = 0.14 μM）与多重耐药株（IC50 = 0.41 μM）均具有强体外抗疟活性，细胞毒性极低、选择性高。值得注意的是，其立体异构体与外消旋混合物的体外抗疟效力相当。 将喹啉骨架与吡唑基查尔酮结构单元杂合得到化合物137，对氯喹敏感与耐药恶性疟原虫株的IC50分别为0.31 μg/mL和0.80 μg/mL。200 mg/kg口服给药下，137药效可观，可使伯氏疟原虫模型的寄生虫负荷降低78.01%，第7天存活率为100%。 基于甲氟喹骨架的氨基醇喹啉衍生物，得到抗疟先导化合物138。它对恶性疟原虫3D7和W2株均具有强抑制活性（IC50分别为14.9 nM和11.0 nM；RI < 1），细胞毒性低（SI > 770），通透性良好，无明显心脏毒性（hERG IC50 = 17.3 μM）。 尽管体外活性强劲，但138的盐酸盐形式（10 mg/kg腹腔给药）在伯氏疟原虫模型中无效，可能原因是微粒体代谢过快。代谢谱分析显示两种主要代谢产物：O-去甲基衍生物138-M1（保留强体外抗疟活性，3D7 IC50 = 30.2 nM，W2 IC50 = 5.6 nM），以及N-去烷基衍生物138-M2（活性下降）。 化合物138还可强效抑制CYP3A4，凸显了代谢通路对其体内药效的重要性。上述结果表明，仅靠138及其代谢物的体外活性，无法解释其体内药效缺失的现象。目前研究正聚焦于阐明138的药代动力学特征与代谢通路，尤其关注代谢热点，以指导未来优化。喹啉类抗疟药物的开发挑战 尽管喹啉类药物在疟疾化疗史上取得了长期成功，但新型喹啉类抗疟药的开发仍面临诸多持续挑战，包括耐药性、理化与药代动力学性质欠佳、疟原虫激酶抑制选择性不足、毒性与安全性顾虑，以及机制阐释不充分、靶点未经验证等。解决这些问题，对开发下一代效力更强、安全性更高、对疟原虫多期有效的喹啉衍生物至关重要。4.1 药物耐药性 耐药性仍是喹啉类抗疟药临床成功面临的最核心挑战之一。恶性疟原虫PfCRT、PfMDR1等关键转运蛋白发生突变，会显著降低喹啉类药物在寄生虫消化泡内的积累，从而削弱其抑制血红素解毒的能力。 这种分子适应性导致氯喹、阿莫地喹等经典喹啉药物广泛耐药——这些药物曾是疟疾治疗的基石疗法。 为此，大量药物化学研究聚焦于开发新型喹啉衍生物，使其对耐药疟原虫株仍保持活性。许多新设计的速效、双期/多期类似物（包括杂合分子与侧链修饰衍生物）均表现出强抗疟活性，耐药指数低于1。 尤其令人鼓舞的是，部分化合物可直接抑制PfCRT介导的药物外排，从而攻克这一主要耐药机制。例如，4-氨基喹啉衍生物LDT-623通过干扰PfCRT功能、恢复药物在消化泡内的积累，对耐氯喹寄生虫表现出强效活性。 但耐药性是一个不断演化的多因素问题。已有报道显示，阿莫地喹与其类似物AQ-13在柬埔寨恶性疟原虫分离株中存在交叉耐药，提示即使经过结构优化的类似物，也可能存在共同耐药机制。 此外，由于许多喹啉类抗疟药主要通过抑制血红素解毒发挥作用，它们仍易受影响经典药物的同类耐药通路影响。还需注意的是，尽管许多新开发的喹啉衍生物体内药效强劲，但效力往往与氯喹相当或更低；而喹啉基金属配合物的活性通常弱于ferroquine。4.2 理化与药代动力学性质欠佳 许多新开发的喹啉类似物体外抗疟活性优异，但因理化与药代动力学性质不理想，无法转化为满意的体内药效。常见问题包括水溶性差、膜通透性有限、代谢降解快、吸收差、口服生物利用度低等，这些都会影响全身暴露量与治疗效果。 例如，PfPK6抑制剂Ki8751、80、81均存在水溶性差、通透性低的问题，因此无法开展进一步体内评价。化合物138对CYP3A4抑制作用强、代谢稳定性过高，可能因潜在代谢风险或清除不佳，导致体内药效有限。 类似地，化合物29与PfCRT抑制剂92–94也存在溶解度差的问题，不过作者提出成盐可改善其体内药理学特征。事实上，化合物22游离形式溶解度低，但转化为磷酸盐后溶解度显著提升，体内药效也随之增强。 在溶解度、脂溶性与代谢稳定性之间实现最优平衡，始终是喹啉类抗疟药开发的核心挑战之一。脂溶性过高虽可提升膜通透性，但也会增加非特异性结合、代谢不稳定性与毒性；反之，亲水性过强的化合物往往吸收差、清除快。 这些问题在金属配合物、杂合分子等复杂喹啉骨架中尤为突出，额外的官能团会进一步影响理化行为。尽管其重要性不言而喻，但目前系统评价或优化喹啉衍生物药代与理化性质的研究仍相对较少。 未来研究应纳入早期ADME筛选，基于构效关系进行合理优化，并采用前药设计（如细胞色素bc1抑制剂ELQ-331、ELQ-453、ELQ-456）、成盐设计等制剂策略，确保体外强活性能够转化为安全有效的体内疗效。4.3 疟原虫激酶抑制的选择性问题 选择性是开发喹啉类激酶抑制剂作为抗疟药物的主要挑战之一。例如，PfChoK抑制剂71和72对PfChoK的抑制作用弱于人源同源酶，体现了实现寄生虫选择性靶向的难度。 类似地，最初开发为癌症ATM激酶抑制剂的喹啉衍生物AZD0156，虽可强烈抑制PfPI4Kβ，但对人源HsPI3Kα、HsATM等激酶也有显著活性，引发了潜在毒性与脱靶效应的担忧。 此外，化合物79–81虽被鉴定为强效PfPK6抑制剂，但也可抑制PfCDK1、PfNEK3、PfCDK5、PfGSK3等其他寄生虫激酶，提示即使在恶性疟原虫内部，其激酶选择性也有限。 选择性不足会增加与宿主酶交叉反应的风险，进而引发不良药理效应与安全隐患。此外，恶性疟原虫激酶通路的冗余性，会使机制阐释更为复杂，削弱单激酶靶向的治疗优势。 因此，未来喹啉基激酶抑制剂的设计，应重点关注结构导向优化、利用保守ATP结合域之外的寄生虫特异性结构基序、在发现早期整合选择性筛选。 但需要指出的是，目前尚无喹啉-恶性疟原虫靶蛋白复合物的晶体结构报道，这给恶性疟原虫激酶抑制剂的设计带来了重大挑战。上述策略，对于开发选择性高、宿主毒性低的喹啉源激酶抑制剂至关重要。4.4 毒性与安全性顾虑 如前所述，喹啉骨架是具有多种药理活性的优势结构，兼具抗疟与抗增殖活性。喹啉类药物发现的核心挑战之一，是平衡抗疟活性与最低宿主细胞毒性。 本综述中，数种高活性喹啉化合物（如35、80、81）均表现出显著细胞毒性；此外，部分衍生物（如82–84、87–89）缺乏细胞毒性数据，这给其安全性特征带来了重大疑问。 令人鼓舞的是，许多喹啉基化合物对HepG2、CHO等哺乳动物细胞系毒性极低（如22、23、25、26、163A、48、AZD0156、75），选择性指数超过500，提示治疗窗口较宽。此外，许多类似物在小鼠模型中耐受性良好，无明显毒性。 但尽管结果令人鼓舞，喹啉衍生物还可能引发多种毒性效应，包括心脏毒性、肝毒性、光毒性，这些问题已阻碍了数个潜力候选物的临床开发。值得注意的是，这些安全性顾虑在早期抗疟药物发现中常被忽视。 另一大关注点是hERG通道抑制的潜在风险，它可导致QT间期延长与心律失常。喹啉骨架中的路易斯碱性氮原子，使化合物可在消化泡等酸性环境中富集，但这一特性也增加了与心脏离子通道相互作用的概率。 例如，4-氨基-7-氯喹啉衍生物MG-3对心脏hERG钾通道的结合亲和力强于氯喹，尽管它无肝毒性。 此外，某些喹啉类似物因活性代谢产物形成或干扰线粒体功能，与肝毒性、神经毒性相关。光毒性也是另一项隐患，在喹啉衍生物与喹诺酮类化合物中均有观察，这类化合物可产生活性氧。 这些不良反应提示，需要精细优化脂溶性、碱性、氧化还原电位等理化性质，以平衡疗效与安全性。 未来喹啉类抗疟药的开发，应整合早期安全性筛选、hERG风险计算机预测，以及光毒性与代谢风险评估。将药物化学优化与先进毒性筛选平台结合，对于鉴定安全、有效、具有临床转化价值的喹啉衍生物至关重要。4.5 机制阐释与靶点验证 尽管已有报道喹啉衍生物可靶向疟原虫的多种蛋白与通路，包括血红素解毒、PfCDPK1、PfChoK、PfPI4K、PfPK6、蛋白酶、PfLDH、PfHSP、PfCRT、PfeEF2、PfPFT与细胞色素bc1复合物，但许多潜力候选物的确切作用机制仍不明确。 多数临床确立的喹啉类抗疟药，均遵循抑制寄生虫消化泡内血红素解毒的经典机制。但这种机制冗余性构成了重大局限——它限制了可克服耐药性、或对寄生虫多生命周期阶段均有效的化合物开发。 值得注意的是，构效关系研究显示，即使微小的结构修饰，也可能导致截然不同或出乎意料的作用模式。例如，芳基乙烯基喹啉23和24可强效抑制β-血红素形成，符合血红素解毒阻断机制；但同类类似物22无β-血红素抑制活性，反而似乎干扰血红蛋白消化。 类似地，部分喹啉衍生物具有多靶点活性。例如，4-氨基喹啉化合物LDT-623通过同时破坏血红素解毒、抑制PfCRT介导转运，实现了强效多期抗疟药效。同样，harmiquin 121抗疟活性强劲，但抑制β-血红素形成的效果弱于氯喹，提示还有其他生物靶点贡献其活性。 此外，氯喹-环丙沙星杂合分子129的药理特性既不同于氯喹，也不同于环丙沙星，提示其具有独特作用机制。 这些发现凸显了喹啉类抗疟药的机制复杂性，也体现了全面靶点鉴定的必要性。将现代化学蛋白质组学方法与基因验证、表型筛选相结合，对于鉴定并确认可成药靶点至关重要，化合物134和135即是范例。 阐明这类机制见解，不仅将助力合理药物设计，还能推动新型喹啉类药物的开发，以应对日益严峻的耐药性，提升治疗持久性。喹啉类抗疟药物的发展展望 喹啉类抗疟药的持续迭代，需要新策略来克服耐药性与毒性问题。目前涌现出多项前景广阔的研究方向，包括表型筛选、通过分子杂交组合药效团以提升疗效与安全性、药物重定位以加速抗疟发现并降低开发成本、前药与离子液体设计以增强生物利用度与效力。 此外，蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）技术的潜在应用，可为降解关键寄生虫蛋白提供全新途径；而合理的联合疗法可通过同时靶向多个生物通路，维持长期疗效。这些策略共同构成了重构喹啉骨架、发现新型抗疟药的多元化路径。5.1 表型筛选与天然产物来源的新型抗疟喹啉鉴定 表型筛选已重新成为发现新型喹啉类抗疟药的强大、无偏策略。与基于靶点、依赖预设分子相互作用的方法不同，表型筛选直接评价化合物对不同生命周期阶段恶性疟原虫的效力。 这种全细胞筛选方法，天然涵盖了细胞通透性、代谢稳定性、潜在多药理学等关键药学性质，提高了发现具有理想生物学特征与全新作用机制化合物的概率。数种潜力喹啉衍生物均通过该策略被发现，包括UCF501（化合物21）与卡巴米喹（化合物10），两者均表现出强效抗疟活性。 对UCF501的进一步优化得到芳基乙烯基喹啉22，活性显著提升、体内药效稳健，体现了表型发现后迭代结构优化的有效性。 天然产物始终是抗疟药物发现的重要来源，提供了结构多样的骨架与生物活性药效团。许多临床成熟的抗疟药（如奎宁、阿托伐醌、青蒿素）均源自天然产物，凸显了天然来源化学实体的持久价值。 近期例子中，从海洋细菌菌株中分离的海生喹啉，对耐氯喹恶性疟原虫表现出微摩尔级活性。后续对该骨架的药物化学优化，得到了化合物29——一种速效、双期活性的强效类似物。 将表型筛选、天然产物探索与合理药物化学优化相结合，为发现具有全新机制、优化药理特征、可克服现有耐药性的新型喹啉类抗疟药，提供了极具前景的研究框架。5.2 分子杂交提升疗效与安全性 分子杂交是一种强大的设计策略，将两个或多个不同药效团单元整合于同一分子框架，以实现协同治疗效应。在喹啉类抗疟药领域，该策略可将喹啉骨架与其他生物活性单元合理整合，提升效力、拓展作用机制、降低耐药发生。 代表性例子包括喹啉与青蒿素的杂合物（163A，化合物42）、与大黄素的杂合物（化合物27）、与阿奇霉素的杂合物（化合物43、44）、与骆驼蓬碱的杂合物91，以及各类金属配合物（如化合物48、50、59、60）。 这类杂合物体外抗疟活性均优于母体分子，且对哺乳动物细胞毒性更低。其中部分还具有多期活性、体内药效稳健、可克服耐药性的特点。 重要的是，杂合化可通过平衡脂溶性与极性优化理化性质，从而改善水溶性、通透性与代谢稳定性——这些是影响口服生物利用度与安全性的关键参数。此外，通过结合不同机制（如血红素解毒抑制+蛋白质合成干扰+氧化应激诱导），杂合分子可延缓或避免耐药产生。 总体而言，分子杂交为设计下一代喹啉类抗疟药提供了潜力平台，可实现疗效增强、药代行为改善、宿主毒性最小化的目标。5.3 药物重定位：提升选择性、安全性与疗效 药物重定位（又称重用途化），是利用已有安全性与药代动力学特征明确的药物开发新适应症，可节省时间与成本，加速抗疟药物开发进程。 由于喹啉衍生物与众多已上市药物结构相似，重定位研究可发掘最初针对其他感染、肿瘤、炎症疾病开发的化合物的潜在抗疟价值。 疟疾药物研发机构（MMV）在推动这类研究中发挥了关键作用，它提供了开放获取的化合物库、系统化化合物筛选平台与整合药理学数据集。代表性例子是AZD0156（MMV1580483）——一种已完成癌症I期临床试验的首创ATM激酶抑制剂，后被证实对恶性疟原虫体内外均具有强效活性。 值得注意的是，数种抗肿瘤与抗菌喹啉衍生物，还可与疟原虫的关键靶点发生交叉反应，包括血红素解毒通路、线粒体电子传递链、氧化还原调控。例如，最初用于晚期实体瘤评价的RSM-932A（TCD-717，化合物68），通过将PfChoK捕获在磷酸化中间体状态，表现出强抗疟活性。 此外，阿奇霉素等大环内酯类抗生素已被探索作为ACTs的配伍药物，凸显了重定位策略在联合方案中的通用性。 通过整合表型筛选、MMV数据资源、计算对接与重定位策略，既能发现寄生虫抑制的新机制，又能最大限度降低从头药物发现的风险、成本与时间周期。总体而言，该方法为快速鉴定安全、有效、选择性的喹啉类抗疟药，提供了巨大潜力。5.4 喹啉基前药与离子液体抗疟药开发 许多潜力抗疟候选物的临床转化，常受限于水溶性差、生物利用度低、药代动力学行为不佳。为应对这些挑战，前药与离子液体策略已成为有效的制剂与分子设计手段，可优化药物递送与治疗效果。 前药策略通过化学修饰暂时掩蔽反应性或难溶官能团，提升吸收与分布；给药后，前药在体内经酶促或化学反应转化，在作用位点释放具有药理活性的母体化合物，从而降低全身毒性、提升选择性。 代表性例子是喹啉类化合物ELQ-331——细胞色素bc1抑制剂ELQ-300的烷氧基碳酸酯前药，生物利用度提升，抗疟药效强劲。 类似地，由活性药物成分与药学可接受反离子形成的离子液体，是优化溶解度、通透性、稳定性的通用平台。离子液体型喹啉衍生物已表现出更优的理化性质与多期抗疟活性。例如，化合物125对恶性疟原虫的红内期、肝期、配子体期均具有强效活性，凸显了离子液体系统实现广谱、传播阻断效应的潜力。 总体而言，这些分子优化策略通过改善药代动力学行为、最小化毒性、提升靶点递送效率，拓展了喹啉类抗疟药的药理学应用范围。前药与离子液体设计，是开发疗效与安全性更优的新型喹啉疗法的互补途径。5.5 PROTAC设计考量 靶向蛋白降解（TPD）是一种新兴治疗策略，利用泛素-蛋白酶体系统（UPS）与溶酶体通路，实现选择性蛋白清除。在TPD技术中，PROTAC、分子胶降解剂、降解标签主要利用UPS清除胞内蛋白。 基于PROTAC在肿瘤等疾病领域的临床成功，人们越来越关注将这类嵌合降解技术拓展至抗菌研究领域。 泛素-蛋白酶体系统对疟原虫的生存与增殖至关重要，在所有生命周期阶段的发育调控与应激响应中均发挥核心作用。恶性疟原虫蛋白质组包含多种E3连接酶，其中RING指家族最为丰富。 尽管PROTAC在疟原虫中的应用尚未见报道，但它有望重新定义喹啉骨架的应用，超越传统的抑制范式。此外，与人源蛋白酶体或E3连接酶抑制剂的重定位相比（本身存在寄生虫特异性局限），PROTAC介导的靶向降解，有望提供更优的选择性与机制精准性。 但与人源E3连接酶相比，寄生虫E3连接酶的特征仍不明确。尤其是寄生虫E3连接酶的赖氨酸连接特异性与底物识别机制，目前尚未研究清楚。 要实现成功应用，需要深入阐明寄生虫泛素-蛋白酶体通路的机制，完成寄生虫特异性E3连接酶的功能鉴定，并开发对应的E3配体。此外，由于感染红细胞内的寄生虫被多层膜屏障包裹，有效靶点结合也面临额外挑战，这对最终PROTAC分子的理化性质与连接子几何构型提出了严格要求。 因此，实现充足的细胞通透性、寄生虫特异性选择性，同时最小化对宿主细胞的脱靶效应，是抗疟药效的核心关键。尽管目前尚无相关实例，但将PROTAC设计理念融入抗疟药物发现，是一项具有前瞻性的研究方向。5.6 联合疗法 多数现有抗疟药的耐药性快速出现，使得单药疗法已无法持续支撑疟疾防控。因此，世界卫生组织推荐联合疗法作为标准治疗方案。联合用药的原理基于耐药概率理论：当两种作用机制不同、耐药通路独立的药物联用时，寄生虫同时对两种药物产生耐药的概率极低。 将喹啉衍生物与靶向互补生物通路的药物联用，可产生协同效应，最大限度减少寄生虫复燃，延缓耐药出现。临床确立的喹啉类联合方案包括哌喹-双氢青蒿素、阿莫地喹-青蒿琥酯、甲氟喹-青蒿琥酯；哌喹-阿莫地喹、哌喹-甲氟喹-阿莫地喹也是有效的治疗选择。 未来联合方案可纳入分子杂合物、重定位药物、前药或离子液体制剂，以实现多靶点作用、优化药代动力学行为、增强安全性。 为最大化治疗成功率，联合方案的合理设计应药效动力学建模、耐药谱分析与阶段特异性活性研究为指导。这种整合方法，将有助于筛选出药理性质互补、消除半衰期同步的最优配伍药物。 最终，设计合理的喹啉基联合疗法，将通过延长现有药物的临床寿命、强化抗疟治疗整体效果，在疟疾防控与消除工作中持续发挥核心作用。结论 喹啉衍生物在抗疟化疗史上占据核心地位，但其持续临床应用仍面临重大挑战。PfCRT、PfMDR1等寄生虫转运蛋白突变驱动的广泛耐药性，已削弱了氯喹、阿莫地喹等经典药物的疗效。 然而，对喹啉骨架的重构改造，或与其他活性片段杂合，已得到众多具有双期/多期活性、耐药倾向低的潜力化合物，例如M5717、MG-3、22、29、LDT-623、163A、AZD0156、75、97、ELQ-331、ADC-028等。 这类化合物的作用机制包括血红素解毒抑制、恶性疟原虫激酶抑制、细胞色素bc1阻断等。此外，本综述重点介绍了理化与药代动力学性质优异、体内药效稳健的候选化合物，并讨论了代表性化合物的代谢特征。值得注意的是，AQ-13、M5717等喹啉衍生物，持续推动着更高选择性、更高安全性的新型喹啉类抗疟药研发。 未来喹啉领域研究，应借助药物发现技术的进步，进一步优化并拓展这一优势骨架的潜力。鉴定并验证恶性疟原虫的新分子靶点，仍是发现全新作用机制化合物、克服交叉耐药的关键步骤。 表型筛选（尤其是结合天然产物探索），为发现新型活性化学实体提供了无偏路径。同时，分子杂交、药物重定位、喹啉基前药与离子液体开发，是优化效力、选择性、体内外ADMET性质，同时最小化宿主毒性的实用策略。 此外，靶向蛋白降解的潜在应用、合理设计的联合疗法，可将喹啉类药物的应用拓展至传统酶抑制之外。这些多元化方法，共同凸显了喹啉基化合物的持续价值，也体现了合理设计策略对于开发经济、安全、有效抗疟药物的重要意义。作者简介 Guang Huang于上海交通大学获得药物化学博士学位，先后在中佛罗里达大学与密歇根大学完成博士后训练。现任密歇根大学病理学系研究员，兼任《Molecular Chemistry》副主编，《Journal of Molecular Structure》《Discover Oncology》等期刊编委。研究方向为药物设计、药物化学与化学生物学，重点关注优化候选药物的理化与药代动力学性质，开发小分子抑制剂与靶向蛋白降解策略，探索疟疾与肿瘤领域的新型药物发现模式。 Yu Yuan是中佛罗里达大学药物化学与有机化学教授。本科毕业于中国科学技术大学，于普林斯顿大学获得有机化学博士学位。其实验室聚焦新型化学转化方法开发与天然产物合成，以及利用化学工具解决疟疾、肿瘤等未满足临床需求。 往期文章推荐 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