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Zalcitabine:作用机制、应用与研究用途

Zalcitabine是一种合成嘧啶核苷类似物及强效核苷类逆转录酶抑制剂(NRTI),是最早获批用于HIV治疗的抗逆转录病毒药物之一,目前仍是抗病毒及分子生物学研究中重要的生化工具。

化学名称
2',3'-双脱氧胞苷(ddC)
分子式
C9H13N3O3
分子量
211.22 g/mol
药物类别
核苷类逆转录酶抑制剂(NRTI)
主要靶点
HIV-1和HIV-2逆转录酶
Aladdin货号
Z408778
参考目录编号
Selleck S1719

作用机制

Zalcitabine(2',3'-双脱氧胞苷;ddC)是一种脱氧胞苷类似物,其3'-羟基被氢取代。在细胞内,该化合物经细胞激酶逐步磷酸化,生成具有活性的三磷酸代谢物ddCTP。ddCTP与天然底物脱氧胞苷三磷酸(dCTP)竞争,被HIV逆转录酶(RT)掺入延伸中的病毒DNA链。

由于ddCTP缺乏3'-羟基,其掺入正在延伸的DNA链后导致强制性链终止:不能再添加更多核苷酸,病毒DNA合成被有效阻断。Zalcitabine对HIV-1和HIV-2逆转录酶均具有活性。其对病毒RT相对于宿主DNA聚合酶的选择性,部分源于哺乳动物DNA聚合酶-α和聚合酶-β对该类似物亲和力较低;但线粒体DNA聚合酶-γ对其更为敏感,这也是其部分细胞毒性问题的基础。

生化与物理特性

Zalcitabine为白色至类白色结晶粉末,分子式为C9H13N3O3,分子量为211.22 g/mol。该化合物可溶于水,通常以DMSO或水性缓冲液配制储备液,用于体外实验。在低温、避光、防潮条件下储存稳定。

与实验室使用相关的关键理化特性包括:相对较低的分子量、与许多抗病毒小分子相比较好的水溶性,以及与标准细胞培养条件的相容性。研究人员在定量实验前,应查阅产品专属检验证书(CoA)以确认纯度数据。

研究应用

作为研究试剂,Zalcitabine在病毒学、分子生物学和药理学实验室中发挥多种作用:

  • 抗病毒机制研究:ddC用于解析逆转录酶的动力学和保真度,在生化RT实验中作为链终止探针。
  • HIV耐药性研究:Zalcitabine作为参考标准,用于评估赋予NRTI类药物交叉耐药的耐药突变(如K65R、Q151M复合突变)。
  • 线粒体毒性模型:由于ddC可抑制线粒体DNA聚合酶-γ,被广泛用于构建线粒体功能障碍细胞模型,支持mtDNA耗竭及线粒体疾病机制的研究。
  • 联合抗病毒研究:研究人员利用Zalcitabine开展联合指数实验,评估其与其他抗逆转录病毒药物的协同或拮抗相互作用。
  • 阳性对照试剂:ddC在靶向HIV RT活性的细胞抗病毒实验中作为经验证的阳性对照。

本文所述所有应用仅供体外研究使用,不适用于人体诊断或治疗。

历史临床背景

Zalcitabine是美国FDA批准用于治疗HIV感染的第三种抗逆转录病毒药物,于1992年获批。在HIV治疗早期,它既被用于单药治疗,也用于联合方案。然而,随着更有效、耐受性更好的NRTI类药物的引入及高效抗逆转录病毒治疗(HAART)联合方案的广泛采用,其临床应用大幅减少。

临床使用中观察到的主要剂量限制性毒性为周围神经病变,部分归因于对线粒体DNA聚合酶-γ的抑制。也有胰腺炎和口腔溃疡的报道。2006年,Zalcitabine由其制造商主动从全球市场撤回,主要原因是存在更优替代药物,而非急性安全性问题。其药理学特性研究充分,即使在临床停用后,仍是有价值的参考化合物和实验工具。

操作、储存与实验室安全

将Zalcitabine作为研究试剂使用时,须遵守标准实验室防护规范。研究人员应穿戴适当的个人防护装备(PPE),包括手套、实验服和护目镜,配制高浓度储备液时应在通风良好的区域或化学通风橱中操作。

储存建议:固体化合物应在–20 °C密封容器中避光防潮保存。配制好的DMSO储备液可分装后在–20 °C储存,避免反复冻融。请根据产品CoA确认在您特定实验条件下的稳定性。

废弃处理:Zalcitabine及相关溶液的废弃处理须符合所在机构及当地政府关于化学废弃物的适用法规。使用前请查阅随产品提供的安全数据表(SDS)以获取完整的危害信息。

本品仅供研究用途,不得用于临床、诊断、兽医或食品相关应用。

常见问题

Zalcitabine(ddC)是什么,它如何抑制HIV复制?

Zalcitabine是一种合成核苷类似物(2',3'-双脱氧胞苷),在细胞内磷酸化为三磷酸形式(ddCTP)后,竞争性抑制HIV逆转录酶,并因缺乏3'-羟基而终止病毒DNA链的延伸,从而阻止HIV复制所需的病毒DNA拷贝的完成。

为什么Zalcitabine被用于线粒体毒性研究?

Zalcitabine不仅抑制HIV逆转录酶,还抑制负责线粒体DNA(mtDNA)复制的宿主线粒体DNA聚合酶-γ。研究人员利用这一特性构建受控的mtDNA耗竭细胞模型,便于开展线粒体功能障碍及相关病理状态的机制研究。

配制Zalcitabine储备液推荐使用哪些溶剂?

Zalcitabine具有良好的水溶性,在大多数细胞实验中可溶于水或磷酸盐缓冲液(PBS)。当需要较高浓度时,DMSO也常用作储备液的溶剂。请始终在您的特定实验条件下验证溶解度和稳定性,并查阅产品检验证书。

阿拉丁科学提供的Zalcitabine是否适合体内研究?

阿拉丁科学提供的Zalcitabine(货号:Z408778)作为研究级试剂供应,用于体外实验室使用。计划用于动物研究的研究人员应核实纯度等级、配方要求及相关机构伦理批准。本品不适用于人体临床或诊断用途。

与Zalcitabine相关的耐药突变有哪些?

HIV-1对Zalcitabine的耐药性与逆转录酶基因突变相关,包括K65R和Q151M多药耐药复合突变等。这些突变降低了ddCTP的掺入效率,并与其他NRTI类药物存在交叉耐药。研究人员使用Zalcitabine作为参考化合物来表征NRTI耐药谱。

参考文献

  1. Yarchoan R, Mitsuya H, Broder S. Clinical and basic advances in the antiretroviral therapy of human immunodeficiency virus infection. Am J Med. 1988;85(2A):183-186.
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  3. Johnson MA, Fridland A. Phosphorylation of 2',3'-dideoxyinosine by cytosolic 5'-nucleotidase of human lymphoid cells. Mol Pharmacol. 1989;36(2):291-295.
  4. Lim SE, Copeland WC. Differential incorporation and removal of antiviral deoxynucleotides by human DNA polymerase gamma. J Biol Chem. 2001;276(26):23616-23623.

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

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Da — 若无特别说明,分子量单位默认为道尔顿。   Mw — 重均分子量。   Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《Zalcitabine:作用机制、应用与研究用途》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月21日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/zalcitabine-mechanisms-applications-research-use.html
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