Zeltiprone

云桥璞瑞（ClinBridge Biotech）｜内容更新时间：2026-08-07 ◆ 核心要点摘要 脑肿瘤建模的第一约束是血脑屏障（BBB）：皮下 CDX 仅作初筛，颅内原位模型才能确认药物暴露与真实疗效。 分子分型（IDH / MGMT / EGFRvIII / BRAF / MET / H3 K27M）直接决定细胞系与靶点模型的选择。 近 3 年脑穿透型靶向药集中获批（vorasidenib、tovorafenib、伯瑞替尼、dordaviprone），临床前必须匹配"可入脑"模型。 云桥璞瑞已建立覆盖 11 种 脑胶质瘤细胞系，脑肿瘤模型体系覆盖 CDX / 颅内原位 / 脑转移（BBB 完好）/ 同基因，配套 SOC 与 BBB 暴露评价数据。 选型原则：按"药物类型 → 靶点/分子特征 → 模型类型"分层，多模型互补。 一、脑肿瘤简述与分子分型 脑肿瘤是一类异质性强、治疗预后极差的恶性肿瘤群，其中胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）约占所有恶性原发性脑肿瘤的 48% 左右，是成人最常见的原发性恶性脑肿瘤。尽管标准治疗（最大范围安全切除 + 放疗 + 替莫唑胺 + 肿瘤电场治疗 TTFields）不断优化，新诊断 GBM 的中位总生存期仍仅约 14–16 个月 ，临床需求仍远未满足。 脑肿瘤的病理与分子分型高度复杂，且直接决定治疗路径。2021 年 WHO 中枢神经系统肿瘤分类（WHO CNS5）以分子特征为核心，将成人型胶质瘤主要分为 IDH 突变型星形细胞瘤、IDH 突变且 1p/19q 共缺失少突胶质细胞瘤、IDH 野生型胶质母细胞瘤三类。关键分子标志物包括 IDH1/2 突变、MGMT 启动子甲基化（预测替莫唑胺疗效）、TERT 启动子突变、EGFR 扩增 / EGFRvIII 重排、PTEN 缺失、TP53 等。分子特征已成为胶质瘤分类与预后判断的首要依据，而 EGFRvIII、BRAF V600E 等则指向可成药的靶向方向。 关键分子标志物 在 GBM/胶质瘤中的频率 临床意义与模型需求 IDH1/2 突变 原发性 GBM 约 5–10%；继发性 GBM >70%；弥漫胶质瘤总体 30–50% 预后较好亚型，是 IDH 抑制剂作用前提；天然 IDH 突变 GBM 系稀少 MGMT 启动子甲基化 GBM 40–50% TMZ 敏感性预测因子；需 MGMT 甲基化/非甲基化配对模型 EGFR / EGFRvIII 扩增 IDH-wt GBM 约 40–50% 经典激活通路、CAR-T 靶点；需 EGFR 高表达/EGFRvIII 阳性模型 TERT 启动子突变 IDH-wt GBM 70–80% 标志性事件，无特殊模型要求 TP53 突变 弥漫胶质瘤总体约 50–70%；IDH-wt GBM 明显更低（约 25–35%） 影响治疗敏感性；TP53 突变背景模型 PTEN 缺失 20–30%（突变/缺失） PI3K/AKT/mTOR 通路激活；PTEN 缺失模型 PTPRZ1-MET 融合 约 5–10%（集中于继发性高级别胶质瘤，不同研究存在差异） MET 靶向治疗靶点；需确认 MET 融合状态的模型 H3 K27M 突变 弥漫性中线胶质瘤特征 表观遗传治疗靶点；需中线胶质瘤特异性模型 二、近 3–5 年获批新药与突破性进展 脑肿瘤治疗格局正被分子分型驱动的精准靶向与免疫治疗重塑。临床进展的意义不只是"选择更多"，更在于它改变了临床前研究要回答的问题——从单纯观察肿瘤体积抑制，扩展到 BBB 穿透性、颅内微环境、免疫浸润与联合机制验证。 2.1 IDH1/2 突变：vorasidenib 改写低级别胶质瘤路径 2024 年 8 月，FDA 批准脑穿透型双 IDH1/2 抑制剂 vorasidenib（VORANIGO）用于 12 岁及以上、携带易感 IDH1/2 突变的 2 级星形细胞瘤或少突胶质细胞瘤（术后），是脑肿瘤领域首个靶向代谢酶突变的口服小分子[1]。其成药前提正是稳定透过 BBB。 2.2 BRAF 异常：儿童低级别胶质瘤靶向进入标准路径 dabrafenib + trametinib（Novartis）于 2023-03-16 获 FDA 批准用于 1 岁及以上、BRAF V600E 突变儿童低级别胶质瘤[3]；tovorafenib（OJEMDA）于 2024-04-23 获 FDA 加速批准，用于 6 月龄及以上、复发/难治 BRAF 融合或重排、或 V600 突变儿童低级别胶质瘤，为 FDA 首个专门获批用于复发/难治 BRAF 融合或重排 pLGG 的系统性疗法[2]。二者均为可过 BBB 的小分子。 2.3 MET 融合：伯瑞替尼打开脑胶质瘤 MET 靶向 2024-04-23，NMPA 批准鞍石生物伯瑞替尼（万比锐）肠溶胶囊用于携带 PTPRZ1-MET 融合基因的 IDH 突变型高级别星形细胞瘤，为全球首个获批的脑胶质瘤 MET 靶向小分子[4]。该药可穿透 BBB；在复发胶质瘤单臂研究中，中位 OS 由历史对照的 3.38 个月 延长至 6.31 个月 （非随机对照试验），是"脑穿透型小分子"路线的又一印证。 2.4 H3 K27M：dordaviprone 填补弥漫性中线胶质瘤空白 2025-08-06，FDA 加速批准 dordaviprone（Modeyso）用于 1 岁及以上、H3 K27M 突变的弥漫性中线胶质瘤，为该人群首个系统性疗法[5]。这一获批说明，按 H3 K27M 等分子标志物定义的罕见胶质瘤人群，正在进入以分子分型和脑内暴露为前提的系统治疗阶段。 2.5 免疫治疗瓶颈：血脑屏障与特殊免疫微环境 中枢神经系统具有特殊免疫微环境（传统上曾被称为"免疫豁免"器官）。GBM 免疫检查点抑制剂 III 期研究（CheckMate 143/498/548）均未达到主要终点，低突变负荷、免疫抑制微环境、髓系细胞主导、T 细胞浸润不足与 BBB/BTB 递送限制是核心障碍。但这并不意味着所有免疫治疗失败，而是提示 GBM 需要新的递送策略及联合治疗；CAR-T、溶瘤病毒等颅内局部疗法正在早期临床快速推进，但"机制创新必须叠加递送创新"已成共识。 三、常见脑肿瘤临床前模型种类及特点 脑肿瘤药物评价的核心约束是血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）——药物必须先进入大脑，才谈得上疗效。据此，脑肿瘤临床前模型主要按以下大类组织，各有适用边界。 3.1 人源 CDX 模型：早期药效筛选主力，但不能替代颅内验证 将人源脑肿瘤细胞系接种于免疫缺陷小鼠皮下，是脑肿瘤药物研发中常用的早期药效模型，具有成瘤稳定、周期较短、成本相对较低和便于肿瘤体积监测等优势，适合候选药物的初筛、剂量探索、药效评价及机制研究。 但皮下 CDX 的核心局限在于肿瘤位于脑外，缺乏脑内解剖环境及脑肿瘤特异性微环境，因此无法直接回答药物能否进入 CNS、能否达到有效的脑内暴露，以及在颅内环境中是否仍具有药效。因此，皮下 CDX 更适合作为早期筛选模型，其结果不能替代颅内原位模型对脑内暴露和疗效的进一步验证。 3.2 颅内原位模型：高临床相关性，验证颅内暴露与疗效 将脑肿瘤细胞、GSC 或患者来源肿瘤组织接种于脑实质内，可在颅内解剖位置上重现肿瘤与脑组织、脑血管及局部微环境之间的相互作用，并在一定程度上模拟脑肿瘤相关 BBB/BTB 改变。与皮下 CDX 相比，颅内原位模型具有更高的脑部临床相关性，是评价脑肿瘤药物颅内药效、脑内暴露及药物递送的重要临床前模型。 需要注意的是，颅内接种本身可能造成局部组织和血管屏障扰动，且肿瘤形成后 BBB/BTB 的完整性也具有明显的时空异质性。因此，原位模型并不能简单等同于"完整 BBB 模型"，在评价 BBB 穿透性时仍应结合药物脑/血浆暴露、组织分布及屏障完整性指标进行综合判断。 3.3 脑转移模型：模拟血行播散与脑定植，评价 BBB/BTB 相关药物递送 通过颈动脉注射、左心室注射等方式建立实验性脑转移模型，可模拟肿瘤细胞经循环系统到达脑部并形成脑转移灶的过程。部分早期脑转移灶可以保留较完整的 BBB 特征，但随着转移灶进展，肿瘤细胞及肿瘤血管会进一步重塑 BBB/BTB，因此不同病灶的屏障通透性存在明显异质性。 该类模型特别适合研究肿瘤细胞跨越脑血管屏障、脑内定植和转移灶形成，并可进一步评价药物在不同阶段脑转移灶中的脑内暴露及抗肿瘤疗效。需要注意的是，颈动脉或左心室注射等实验性模型主要用于研究脑部定植和脑转移形成过程，并不能完全重现临床自发性转移的全过程。 3.4 同基因模型：免疫完整背景下的 IO 与联合治疗 POC 将小鼠或大鼠同源胶质瘤细胞接种于免疫健全的同品系动物，可保留相对完整的宿主免疫系统和肿瘤免疫微环境，是研究脑肿瘤免疫生物学及免疫治疗的重要模型。典型模型如 GL261 等，可用于 PD-1/PD-L1、CTLA-4 抑制剂以及免疫联合治疗的体内概念验证。 对于人源 CAR-T、双抗等依赖人源靶点或人源免疫系统的疗法，同基因模型通常更适合作为机制和免疫微环境层面的 POC，后续仍需结合人源化模型或其他人源模型进行验证。 3.5 患者来源与人源化模型：兼顾分子异质性与人源免疫评价 患者来源 PDX、GSC/PDOX 等模型能够在一定程度上保留患者肿瘤的组织学及分子特征，对于 IDH 突变、H3 K27M 等天然稳定细胞系相对稀少的分子背景，具有重要价值。 在此基础上进一步构建人源化免疫模型，可将患者来源肿瘤与人源免疫系统结合，用于评价抗体、ADC、双抗、CAR-T 等依赖人源免疫系统的治疗策略。近年来已有患者来源 GBM 与人源化小鼠结合的研究，用于分析人源免疫细胞浸润及免疫治疗反应。 四、云桥璞瑞脑肿瘤模型体系布局 作为已服务 超过 180 家 生物医药企业的临床前 CRO，云桥璞瑞的原位肿瘤模型库规模约 >100 种 ，覆盖 > >17 种 肿瘤类型。云桥璞瑞的实验室已通过 AAALAC 国际认证，配备 SPF 级小动物实验室（笼位数 >2500 ）和配套的小动物活体成像系统（IVIS Spectrum 3D），支持脑肿瘤模型的多模态影像评价（荧光、生物发光）。 云桥璞瑞在脑肿瘤临床前评价领域积累了系统化的模型资源与技术经验。其肿瘤药理平台已建立包含 >11 种 脑胶质瘤相关细胞系的 CDX 模型库，并在此基础上延伸至原位模型、脑转移模型和同基因模型，形成从体外筛选到体内验证的完整评价链条。 云桥脑肿瘤模型体系以人源 CDX 为基础，覆盖胶质母细胞瘤、髓母细胞瘤等主要人源脑肿瘤类型，并辅以小鼠/大鼠同基因胶质瘤模型承接免疫评价。 模型大类 细胞系 关键特征 适用评价 CDX 模型 U87-MG、U-251-MG 经典 GBM 模型 EGFR 靶向（U251）/ 抗血管药物筛选 / TMZ 药效 LN229（建议实验确认甲基化状态） TMZ 耐药 vs 敏感配对模型 TMZ 耐药机制 / 联合用药评价 A172、SF126、HS683、U118 MG 多分子背景 GBM 系 药理与通路研究 / TMZ 耐药机制 原位模型 U87-MG-LG/LR、U251-LG、SF126-LG、HS683-LG、U118 MG-LG、A172-LG、LN229-LR 同对应 CDX 背景，颅内接种 颅内原位药效评价（重建 BBB/颅内微环境） 脑转移模型（BBB完好无损） MCF-7-luc、PC-9-Luc（颈动脉注射脑转移模型） 肿瘤在脑部生长但 BBB 保持完好，与临床病人一致 评价新药抑制脑部肿瘤/转移瘤生长；评价穿透 BBB 递送到脑部肿瘤的动态 同基因 GL261（小鼠） C6（大鼠） GL261: C57BL/6，高突变负荷、免疫原性较高；C6: SD 大鼠胶质瘤细胞系 PD-1/CTLA-4 抑制剂、CAR-T POC；免疫健全原位 五、应用场景与模型选择建议 脑肿瘤模型选择应坚持"药物类型 → 靶点/分子特征 → 模型类型"的分层路径。下面两层可直接指导选型，并标注云桥体系中可用的对应模型。 5.1 第一层：按药物类型分层——能否穿透 BBB 是第一道门槛 药物类型 BBB 穿透性 模型策略 关键考量 小分子靶向药（TMZ、MET 抑制剂、IDH 抑制剂等） 多数可穿透 BBB 皮下 CDX 初筛 → 颅内原位模型确认 必须验证颅内暴露浓度与原位疗效 化疗药物（TMZ、洛莫司汀） TMZ 可穿透 BBB 皮下 CDX → 颅内原位 TMZ 是少数可穿透 BBB 的化疗药；其他化疗药 BBB 穿透差 抗体 / ADC / 双抗 通常难穿透完整 BBB 颅内原位为主，需特殊递送策略 肿瘤切除/放疗后 BBB 局部破坏可增强渗透，需评价颅内分布 免疫检查点抑制剂 药可少量入脑，关键在免疫细胞能否入脑 同基因模型 → 人源化模型 "免疫冷"肿瘤中 T 细胞浸润极少是核心瓶颈 CAR-T / 细胞治疗 静脉 CAR-T 需跨 BBB；多经脑室内 / 瘤内注射局部给药 人源化模型 + 颅内原位；PDX 验证 颅内持续性、抗原逃逸与免疫抑制微环境是主要挑战 溶瘤病毒 需颅内直接注射 颅内原位模型 病毒在颅内的扩散能力与安全性需专门评价 绝大多数候选药物的评价路径最终都需在颅内原位模型中验证；人源脑肿瘤原位模型可基本模拟病人肿瘤微环境与药物穿透性；局部给药等少数路径除外。 5.2 第二层：按靶点与分子特征匹配细胞系 靶点 / 分子特征 推荐细胞系 选择依据 EGFR / EGFRvIII U-251-MG；U87-MG；U118 MG；SNB-19；工程化 U87-EGFR/EGFRvIII EGFR 是 GBM 经典 RTK 通路和 CAR-T 靶点；U87-MG 不携带天然 EGFR 扩增，评价 EGFRvIII 药物时更应使用工程化或阳性背景模型。 MGMT 甲基化（TMZ 敏感） U87-MG、LN229（建议实验确认甲基化状态） MGMT 启动子甲基化与 TMZ 敏感性相关；不同来源/传代状态可能影响结果，建模前建议确认 MGMT 表达或甲基化状态。 MGMT 非甲基化（TMZ 耐药） U118 MG、T98G、LN18 等 MGMT 非甲基化常用于 TMZ 耐药机制研究 PTEN 缺失 / PI3K-AKT-mTOR U87-MG、U-251-MG 等 用于 PI3K/AKT/mTOR 通路抑制剂、放化疗增敏和耐药机制研究；需结合实际株系检测结果。 TP53 突变 / 细胞周期异常 U-251-MG、LN229、T98G、A172 等 用于 DNA 损伤应答、凋亡、细胞周期和联合治疗研究；TP53 状态需实验或数据库确认。 IDH1/2 突变 特定 IDH 突变患者来源 GSC/PDX/PDOX；IDH 工程化模型 天然 IDH 突变 GBM 稳定细胞系较稀少，传统 U87/U251/LN229 多不能直接代表 IDH 突变型胶质瘤。 脑肿瘤（尤其 GBM）并非单一细胞系可概括：EGFR/EGFRvIII、MGMT 甲基化、PTEN、TP53、IDH1/2 等分子特征直接影响模型对靶向药、TMZ、放化疗联合与免疫治疗的响应。 六、云桥数据展示 以下为云桥璞瑞脑肿瘤模型体系代表性评价数据示例 数据1：U87 皮下与 U251-LG 原位胶质瘤模型 SOC 药效评价 数据2：MCF-7-luc 颈动脉注射脑转移模型动态成瘤验证 数据3：GL261-LR 同基因原位脑肿瘤模型成瘤稳定性验证 数据4：脑原位肿瘤模型中候选化合物 BBB 穿透及脑肿瘤组织暴露评价 七、行业趋势与结语 脑肿瘤领域新药开发正聚焦以下方向： 细胞治疗：EGFRvIII CAR-T、B7-H3 CAR-T、IL13Rα2 CAR-T 等靶向抗原 CAR-T 疗法 靶向药物：Vorasidenib（IDH）、Tovorafenib（BRAF）、Paxalisib（PI3K/mTOR） 表观/代谢：ONC201 / ONC206（DRD2 拮抗剂，用于 H3 K27M 弥漫中线胶质瘤） 递送技术：BBB 穿透纳米载体、聚焦超声开放 BBB、Convection-Enhanced Delivery（CED） 脑肿瘤药物开发没有万能模型，唯有基于分子分型、作用机制、研发阶段与屏障特性的理性选型，并采用多模型互补策略，才能最大化资源效率与转化潜力。云桥璞瑞致力于提供各类新药脑肿瘤模型评价解决方案，共同探索更精准的脑肿瘤治疗未来。 常见问题 FAQ Q1：为什么脑肿瘤药物评价必须做颅内原位模型？ A：BBB 是药物入脑的第一道门槛；皮下 CDX 缺乏 BBB 与真实颅内微环境，无法回答药物暴露与颅内疗效，绝大多数候选药需在颅内原位模型确认。 Q2：皮下 CDX 能否替代原位模型？ A：不能。CDX 仅适合苗头化合物初筛与机制研究；原位模型才是验证颅内暴露与真实疗效的金标准（局部给药等少数路径除外）。 Q3：替莫唑胺（TMZ）敏感性用什么模型评价？ A：以 MGMT 启动子甲基化状态为核心，建立甲基化（如 U87-MG、LN229）/ 非甲基化（如 U118 MG、T98G、LN18）配对模型，评价敏感与耐药机制。 Q4：脑转移模型为什么要求 BBB 完好？ A：临床脑转移病人 BBB 多保持完好；只有 BBB 完好的模型才能真实评价新药穿透 BBB 递送到脑部肿瘤组织的动态，与病人状态一致。 Q5：评价 CAR-T / 免疫治疗应优先选用什么模型？ A："免疫冷"肿瘤 T 细胞浸润极少是核心瓶颈，建议同基因模型（如 GL261、C6）做 POC，再过渡到人源化模型评价抗原逃逸与免疫抑制微环境。 参考引用 [1] Mellinghoff IK, van den Bent MJ, Blumenthal DT, et al. Vorasidenib in IDH1- or IDH2-mutant low-grade glioma. N Engl J Med. 2023;389(7):589-601. doi:10.1056/NEJMoa2304194. [2] FDA. OJEMDA (tovorafenib) prescribing information. 2024-04-23. [3] FDA. Tafinlar (dabrafenib) + Mekinist (trametinib) approval for pediatric low-grade glioma. 2023-03-16. [4] 新京报. 鞍石生物 MET 抑制剂伯瑞替尼新适应症获批用于脑胶质瘤. 2024-04-23. [5] FDA. Modeyso (dordaviprone) prescribing information. 2025-08-06. 关注我们，获取更多脑肿瘤模型评价资讯

2025年9月8日发表于Future Medicinal Chemistry 摘要 人类线粒体ClpP（hClpP）是调节线粒体蛋白稳态的关键蛋白酶，已成为抗癌药物研发的重要靶点。近年来，在靶向hClpP的小分子设计方面取得了显著进展，这些分子主要分为激活剂和抑制剂两类。激活剂通过模拟其伴侣蛋白ClpX的作用机制来特异性刺激ClpP的蛋白水解活性，代表性化合物如imidridone衍生物（ONC201/206/212）及其优化产物（ZK53、7k等）已展现出优异的抗肿瘤效果。对其结构设计和药理性质的研究为后续药物开发提供了理论依据。激动剂研究虽已取得重大进展，但仍存在需要解决的问题，hClpP靶向药物有望成为癌症治疗的新疗法。 1. 引言 在真核细胞中，线粒体通过氧化磷酸化生成ATP，其蛋白稳态由伴侣蛋白和蛋白水解系统共同维持。线粒体基质中的ATP依赖性蛋白酶HscIPXP复合物由解折叠酶HscIPX和丝氨酸蛋白酶hClpP组成，对于蛋白质组的完整性至关重要。HscIPX通过其锌结合结构域识别底物，并利用ATP水解将底物解折叠并转运至hClpP中进行降解。hClpX和hClpP分别由染色体15q22.2和19p13.3编码。 保守的hClpP构成HscIPXP的催化核心，其构象受限以确保蛋白水解的特异性。它组装成一个双七聚体环状结构，包含14个亚基，围绕一个含有催化三联体（Ser153, His178, Asp227）的腔室。每个末端结合一个六聚体的HscLpX环，形成功能性复合物。HscLpX将解折叠的底物转运至hClpP中，在那里它们被切割成小肽，并通过侧向孔道释放，从而实现特异性和区室化的降解。 HscLpXP通过清除错误折叠蛋白、防止毒性聚集来维持蛋白稳态。其上调是对异常蛋白积累的响应，降解产物触发Abcb10介导的线粒体UPR。在UPRmt相关的神经退行性疾病（如帕金森病）和精神疾病（如抑郁症）中观察到其表达升高。功能缺失会导致功能失调蛋白的积累和线粒体活性受损。 该蛋白酶还通过降解错误的复合物II亚基来支持ATP生物合成和OXPHOS。其缺陷会导致SDHB等蛋白积累，引发OXPHOS功能障碍和氧化应激。HscLpXP调节NDUFV1/NDUFV2活性，减少复合物I/III产生的ROS。它还通过降解NOA1来调节线粒体翻译，并影响血红素合成（通过ALAS1/2）、线粒体自噬（通过PINK1）和动力学（通过Drp1）。 ClpXP通过调节线粒体蛋白稳态来调控肿瘤进展。抑制ClpP会导致呼吸链蛋白积累和OXPHOS功能障碍，而ClpP激活则引起蛋白质过度降解；这两种情况都会破坏线粒体能量代谢并抑制肿瘤增殖。这种双重调控机制为靶向ClpXP用于癌症治疗提供了生化理论基础。 此外，ClpP的自身激活状态是其抗肿瘤效应的核心。对组成型活性突变体Y118A ClpP的研究表明，在胰腺癌细胞BxPC-3和CFPAC-1中，持续激活能以蛋白水解依赖性方式显著抑制增殖和集落形成，其程度与野生型ClpP相当。这些结果表明，仅ClpP的结构性激活——无需外源性激动剂——就足以诱导有效的抗癌表型，为靶向ClpP自身激活通路治疗胰腺癌提供了直接支持。 hClpP在多种恶性肿瘤中过表达，包括肺癌、乳腺癌、前列腺癌、胶质瘤和卵巢癌，以及急性髓系白血病。它参与线粒体生物能量学、蛋白稳态、ROS生成和自噬。临床上，hClpP过表达与乳腺癌和葡萄膜黑色素瘤的较差生存率相关，提示其具有预后价值。它还通过减少顺铂诱导的DNA损伤和上调铜转运蛋白ATP7A/B，参与宫颈癌和肝癌的化疗耐药。在前列腺癌模型中，hClpP敲除下调细胞周期蛋白，抑制体外和体内的增殖、集落形成、转移，并减少肿瘤生长和肝转移，尽管存在癌症类型特异性。通过降解受损的OXPHOS亚基（如SDHB），hClpP有助于维持癌细胞中的线粒体功能和氧化还原稳态，支持其作为治疗靶点的潜力。 由于其高成药性，hClpP是小分子疗法的关键靶点。目前的调节剂根据结合位点分类：I类化合物结合ClpX-ClpP界面以激活蛋白水解，而II类抑制剂靶向催化中心。本综述聚焦于新兴小分子激活剂和有限抑制剂的结构-活性关系，以指导靶向hClpP药物的分子设计。代表性药物及其结构策略总结于表1。 2. 早期代表性Imipridones 2.1. ADEP28 ADEP28是一种代表性的酰基缩肽，具有缩肽核心、疏水脂肪链和3，5-二氟苯基基团。它由抗菌前体结构优化而来，与早期类似物相比，对HscLpP显示出高亲和力和增强的效力。共晶结构揭示其甲基哌啶环与His168之间的疏水堆积，以及二氟苯基与W146的π-π相互作用增强了结合。脂肪链修饰进一步改善了细胞通透性。 结合诱导HscLpP发生紧凑的构象变化，重组催化三联体，并使相邻亚基的His178与Asp227之间形成非经典氢键。分子动力学表明结合能主要由疏水相互作用驱动。ADEP28剂量依赖性地激活HscLpP蛋白水解，并在浓度下置换HscLpX。CETSA实验显示Tm值升高，证实了强效稳定作用。 ADEP28在HEK293T-REx细胞中显示出强效细胞毒性，优于顺铂，尤其在具有高线粒体活性的组织中具有相关性。处理四小时可诱导线粒体断裂，并将OXPHOS复合物II/III活性降低。它特异性降解Mcl-1并激活caspase-9/caspase-3。HscLpP过表达使敏感性增加8倍，而S153A突变体则赋予完全耐药性，证实了其对ClpP的依赖性。 表1. 药物来源和结构设计策略。 体外肝微粒体稳定性可通过氟化修饰改善。ADEP28在ClpP敲除小鼠中未显示明显毒性，但在剂量下抑制异种移植肿瘤生长达。它在癌细胞系中诱导广谱凋亡，在表达高水平HSClpP的弥漫性中线胶质瘤中具有高效力。ADEP28已完成临床前安全性评估；其优化衍生物ADEP-41具有改善的药代动力学，已针对HSClpP过表达的实体瘤提交IND申请。这些发现支持进一步开发靶向HSClpP的激动剂。 2.2. ONC201 Imipridones在2019年被鉴定为强效hClpP激活剂，其特征是角状三环核心。ONC201作为原型，是母体骨架，其衍生物通常在末端苄基上修饰。最初于2013年作为TIC10被发现，因其能够上调TRAIL并诱导癌细胞凋亡，ONC201后来被认为是首个同时靶向DRD2和线粒体ClpP的小分子。 结合研究表明，ONC201非共价结合在ClpX界面，通过疏水接触和氢键网络占据ClpP亚基之间的疏水口袋。这种结合诱导构象变化，加宽轴向孔道，增加N端动态，并改变催化三联体的位置。晶体学显示其呈“U”形构象：哌啶N与Y118形成氢键，羰基与L104参与水桥接氢键。与L79、L104、F105的疏水相互作用以及与Y138、Y118、W146的芳香堆积进一步稳定了结合。 图1.(A) 与ONC201结合的人线粒体ClpP结构。(B) 与ZG111结合的人线粒体ClpP结构。(C) 与ZK53结合的人线粒体ClpP结构。(D) 与ZY2-17结合的人线粒体ClpP结构。 图2. ONC201、ONC206、ONC212、IMP075、16z、7k、ZY2-17、F20、XT6、TR-57、TR107、TR3、THX6和ADEP-28的分子结构。 在体外，ONC201显示出显著的肿瘤选择性细胞毒性，对白血病、淋巴瘤细胞系和原代AML细胞显示强效活性，而对正常骨髓单核细胞影响甚微。此外，ONC201对正常人皮肤成纤维细胞或心肌细胞也未显示显著细胞毒性，进一步证明了其选择性抗肿瘤特性。机制上，ONC201特异性激活hClpP，诱导呼吸链复合物I、II和IV亚基的异常降解，导致显著的线粒体功能障碍，表现为基础耗氧率降低、线粒体ROS增加2-3倍以及明显的嵴破坏。此外，ONC201激活整合应激反应通路，同时抑制线粒体蛋白合成，加剧肿瘤细胞代谢危机。在CLPP敲除细胞中对ONC201的完全耐药性明确验证了hClpP在其抗肿瘤机制中的核心作用。 最后，作为临床研究中首个III期候选药物，ONC201目前有31项针对晚期实体瘤和血液系统恶性肿瘤的临床试验，并于2025年8月获得美国FDA加速批准，用于治疗H3K27M突变型弥漫性胶质瘤。初步结果显示，部分高级别胶质瘤患者有显著临床反应。尽管ONC201显示出抗肿瘤潜力，但其疗效仍需进一步提高。其临床应用受限于水溶性差、生物利用度低以及潜在的增溶相关毒性。多模式机制导致异质性反应率，早期试验中观察到药代动力学欠佳和药物暴露不足。因此，已开发出多种ONC201衍生物，以在保留hClpP靶向性的同时增强抗肿瘤活性。这些优化化合物通过结构修饰改善了药代动力学和疗效，为更有效的治疗提供了新途径。临床研究证实，口服ONC201在部分晚期癌症患者中具有良好的耐受性和抗肿瘤活性。 2.3. ONC206 ONC206是ONC201的结构优化衍生物，保留亚胺哌啶核心并靶向线粒体ClpP以发挥抗肿瘤作用。其关键修饰是二氟苄基取代基。卤素取代的类似物在结直肠癌模型中显示出疗效，并在体外具有更宽的治疗窗口。构效关系研究表明，去除苄基甲基或掺入较小原子可调节细胞活性，而对位卤素取代增强效力，支持了卤代苄基基序的实用性。作为第二代imidridone，ONC206保留了双重靶向能力，并具有改善的药理学特性。 计算和实验分析揭示了增强的ONC206-hClpP相互作用。分子对接显示与ONC201相似的结合构象，但ChemPLP评分表明ONC206具有更高亲和力。结合自由能计算证实相对于ONC201降低了。结构研究确定二氟苄基与口袋残基之间的卤键是提高亲和力的关键，与其优异的ClpP结合和抗癌效力一致。 ONC206在多种肿瘤模型中表现出纳摩尔级活性。其在SKOV3和OVCAR5中的IC50值比ONC201低10倍，在子宫内膜癌细胞中介于，而ONC201为。机制上，它激活ISR通路，上调DR5/TRAIL，抑制mTOR/S6，诱导G1期阻滞和凋亡。与ONC201相比，ONC206表现出增强的抗增殖作用，降低Ki67/BCL-XL并强力上调ClpP。高ClpP表达与敏感性相关，支持其作为生物标志物的潜力。 临床前研究证实了其在卵巢癌/子宫内膜癌、AML、神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤中的疗效。它在子宫浆液性癌中显示出显著的抗肿瘤和抗转移活性，并与奥拉帕尼协同增强抗增殖、凋亡和DNA损伤反应。目前正在针对中枢神经系统恶性肿瘤进行I期试验，ONC206显示出比ONC201更强的抗肿瘤活性且耐受性良好，在卵巢癌中尤其有前景。 2.4. ONC212 ONC212是第二代氟化imidridone和ONC201衍生物，其抗肿瘤活性显著增强，具有纳摩尔级效力，而ONC201为微摩尔级。尽管该系列化合物最初被发现为TRAIL诱导剂，深入研究揭示其通过多靶点机制发挥抗肿瘤效应。例如，ONC212对孤儿GPCR GPR132显示出高亲和力和选择性激活能力，能特异性激活Gaq家族蛋白并诱导下游信号转导。构效关系分析表明氟原子的引入是增强生物活性的关键。 由于ONC212与ONC206具有相似但更强的靶点激活特性，且这些化合物的细胞毒性与其激活hClpP的能力密切相关。ONC212在剂量下耐受性良好，不良事件轻微且24小时内迅速消退，但剂量增加至导致可逆性脾损伤和肝酶升高。与ONC201相比，在R1位置引入4-CF3-苄基显著增强了其抗肿瘤功效，而未增加对正常细胞的毒性，展现了优异的治疗窗口。相关结构类似物的研究进一步证实了卤代苄基取代在提高选择性和降低毒性方面的关键作用。 在抗肿瘤机制方面，ONC212主要通过诱导TRAIL/DR5整合应激反应促进生长停滞和外源性凋亡，同时也作为特定G蛋白偶联受体的合成配体，调节cAMP依赖性信号通路，进一步影响细胞存活。分子水平上，ONC212强力抑制OXPHOS，上调mTOR/凋亡通路，并改变蛋白质/氧化还原代谢，导致与死亡相关的脂质积累。在体外，ONC212显示出广谱活性，在胰腺癌细胞系、弥漫性内生型桥脑胶质瘤细胞和葡萄膜黑色素瘤中具有显著的敏感性差异，效力超过ONC201/206。 临床前研究证实了ONC212的治疗前景，有效抑制UM肝转移模型中的肿瘤生长并提高生存率，同时在胰腺癌和AML中显示出优于ONC201/206的临床前活性。其增强的效力和药代动力学支持进一步的临床开发。 3. 基于嘧啶酮的取代基位移策略 3.1. IMP075 IMP075是通过系统分析ONC201-hClpP共晶结构设计的新型ClpP激动剂。通过对三环脒骨架进行结构优化，研究人员采用东部取代基位置移动策略，将甲基苄基移至五元环上，显著增强了化合物与靶蛋白的相互作用。共晶分析显示，IMP075在相邻hClpP亚基间的疏水口袋中呈现特征性的“U”形构象，与周围残基形成稳定的氢键网络。分子动力学模拟表明，五元环对结合亲和力贡献极小，与E82、I84和R78的相互作用较弱。柔性对接和分子动力学分析证实IMP075-ClpP复合物具有高结构稳定性，其结合自由能显著强于ONC201，这与明显改善的ClpP激动活性相对应。 它通过选择性激活ClpP并诱导线粒体功能障碍，特别是在高表达ClpP的结直肠癌中，展现出强效的抗肿瘤活性。IMP075在体外显示出比ONC201更低的IC50值，并能抑制增殖、迁移和诱导凋亡。在异种移植模型中，IMP075实现了与更高剂量ONC201相当的肿瘤抑制效果。 药代动力学方面，IMP075在大鼠中表现出改善的溶解度和口服生物利用度，Cmax为，清除率为，t1/2为。急性毒性研究显示，在剂量下无器官损伤，且与ONC201相比具有有利的心脏安全性。凭借高靶点亲和力、优化的药代动力学和在结直肠癌模型中的强效，IMP075是治疗依赖线粒体蛋白稳态肿瘤的有前景的临床候选药物。 3.1. IMP075 IMP075是通过系统分析ONC201-hClpP共晶结构设计的新型ClpP激动剂。通过对三环脒骨架进行结构优化，研究人员采用东部取代基位置移动策略，将甲基苄基移至五元环上，显著增强了化合物与靶蛋白的相互作用。共晶分析显示，IMP075在相邻hClpP亚基间的疏水口袋中呈现特征性的“U”形构象，与周围残基形成稳定的氢键网络。分子动力学模拟表明，五元环对结合亲和力贡献极小，与E82、I84和R78的相互作用较弱。柔性对接和分子动力学分析证实IMP075-ClpP复合物具有高结构稳定性，其结合自由能显著强于ONC201，这与明显改善的ClpP激动活性相对应。 它通过选择性激活ClpP并诱导线粒体功能障碍，特别是在高表达ClpP的结直肠癌中，展现出强效的抗肿瘤活性。IMP075在体外显示出比ONC201更低的IC50值，并能抑制增殖、迁移和诱导凋亡。在异种移植模型中，IMP075实现了与更高剂量ONC201相当的肿瘤抑制效果。 药代动力学方面，IMP075在大鼠中表现出改善的溶解度和口服生物利用度，Cmax为，清除率为，t1/2为。急性毒性研究显示，在剂量下无器官损伤，且与ONC201相比具有有利的心脏安全性。凭借高靶点亲和力、优化的药代动力学和在结直肠癌模型中的强效，IMP075是治疗依赖线粒体蛋白稳态肿瘤的有前景的临床候选药物。 3.2. 16z 16z源于IMP075，通过对三环骨架东部和西部取代基的结构优化而开发，其中西部苄基修饰对活性至关重要。构效关系研究表明，在西部2-甲基苄基的对位引入卤素原子（F或Cl）可显著增强细胞活性。其中，化合物16z在苄基对位有F取代、间位有Br取代，在HCT116细胞中显示出IC50值为。交换16z中的F和Br原子会导致活性略有降低。与ONC201类似，16z浓度依赖性地激活hClpP蛋白水解活性，证实了其激动剂机制。 对野生型hClpP与16z和ONC201的诱导契合对接显示，两种化合物均在相邻hClpP亚基间的疏水口袋中采用经典的“U”形构象。分子动力学模拟鉴定了16z中的两个独特氢键：酰胺羰基-O与Gln107以及酰胺-NH与Y138。结合自由能计算显示16z对hClpP的亲和力强于ONC201，这一点通过DSF和CETSA得到证实。 在体外，16z通过选择性激活hClpP、破坏代谢稳态、诱导线粒体功能障碍、细胞周期阻滞和凋亡，展现出强效抗肿瘤活性。凋亡率呈浓度依赖性增加，并在多种癌细胞系中观察到广谱抗增殖效应。 药代动力学方面，16z表现出改善的肝微粒体稳定性、降低的hERG抑制和优于ONC201的系统暴露/组织分布。在等效剂量下，16z的肿瘤抑制效果与ONC201相当，表明其增强的体内疗效。安全性评估显示在治疗窗口内无显著毒性。 总之，16z在异种移植模型中的强效抗肿瘤作用、优化的药代动力学和安全性使其成为高价值的临床候选药物。这些发现验证了hClpP作为可成药靶点，并为下一代ClpP激动剂提供了结构模板。 3.3. 7k 7k是通过对IMP075采用开环策略开发的一种强效抗白血病药物。开环使得右侧N原子与E82之间形成新的氢键，而东部/西部取代基优化确定了对位卤代2-甲基苄基对活性至关重要。先导化合物7k（间氰基取代）的EC50达到了，比ONC201提高了5倍，白血病细胞IC50为，增强了20倍。 对接和动力学模拟揭示了7k与hClpP的“U”形结合，其特征是强化的氢键网络：哌啶-N与Y118-OH以及新的E82相互作用。这解释了其优异的亲和力，并为进一步优化提供了信息。生物学上，7k通过ClpP激活选择性靶向AML细胞，诱导线粒体蛋白水解和凋亡。对正常细胞的低毒性反映了ClpP选择性。在体内，7k实现了的肿瘤抑制率，而ONC201为。 从药代动力学和安全性角度来看，7k表现出理想的类药物特性。与ONC201相比，7k具有优异的药代动力学特性和显著的治疗增强效果，同时保持了良好的安全性。值得注意的是，7k在抗白血病活性方面实现了从微摩尔到纳摩尔级的效力转变，并在异种移植模型中观察到强效的肿瘤生长抑制。总体而言，这些特性使7k成为治疗白血病非常有前景的临床候选药物，为推进ClpP靶向治疗策略提供了重要方向。 4. 基于二氢咪唑开环和嘧啶酮扩环的修饰策略 4.1. ZYZ-17 ZYZ-17是通过分析ONC201-hClpP复合物结构设计的。ONC201的二氢咪唑环与Ile84和His116发生疏水相互作用，并与Glu82形成氢键。为增强代谢稳定性，该环被扩展为六元疏水环，加强了与Ile84和His116的相互作用。进一步优化包括用苄基替换2-甲基苄基并进行系统性取代修饰，最终得到ZYZ-17。 ZYZ-17在酶学实验中显示出纳摩尔级的EC50，在多种癌细胞系中IC50值低于。它诱导hClpP底物降解并促进凋亡。DSF、CETSA和共晶分析证实了高结合亲和力和稳定的靶点结合，表明ZYZ-17通过选择性激活hClpP发挥抗肿瘤作用。 急性毒性测试显示，BALB/c小鼠在剂量下出现短暂体重下降，无死亡或器官病理学改变，而组则出现死亡。计算的安全剂量确定为。药代动力学研究表明其具有良好的吸收、分布和消除特性。在MIA PACA-2胰腺癌异种移植模型中，ZYZ-17表现出优异的药代动力学和显著的抗肿瘤活性。 总之，ZYZ-17是一种新型hClpP激活剂，在多种肿瘤模型中具有强效抗癌活性。其独特的凋亡机制，结合良好的药代动力学和安全性，支持其作为有前景的抗肿瘤候选药物的临床潜力。目前研究正在推进相关临床研究。 4.2. F20 F20是一种源于ONC201的新型ClpP激活剂，其特点是用吡啶环替换二氢咪唑基团，以改善代谢稳定性和结合能力。该修饰保持了与Glu82的盐桥，并引入了与His116的π-π堆积。最佳的N-苄基取代——左侧间位卤素和右侧对位卤素——产生了F20，其活性显著增强。 F20显示出强效的hClpP激活作用，EC50为，比ONC201提高了5倍，并结合紧密。它稳定hClpP，在DSF实验中使Tm增加，CETSA在细胞中也证实了此效果。分子模拟表明，与ONC201相比，其疏水相互作用更强，结合自由能更低。 F20显示出显著的抗肿瘤活性，在SW480、MV411和MOLM-13细胞系中的IC50值约为，效力比ONC201强30倍以上。它通过特异性ClpP激活诱导严重的线粒体功能障碍，显著抑制氧化磷酸化和ATP产生。值得注意的是，F20对多巴胺受体显示出优异的选择性。 药代动力学方面，F20在静脉给药后血浆清除率为，分布容积为，半衰期为。急性毒性试验显示剂量下无显著不良效应。吡啶环上氟原子的引入将口服生物利用度提高至，是初始衍生物的2倍。 临床前，F20在异种移植模型中表现出剂量依赖性的肿瘤生长抑制，与ONC212相当。它还能克服ONC201耐药性，对耐药细胞系保持纳摩尔级活性。这些结果确立了F20作为下一代靶向ClpP的抗肿瘤药物和基于结构药物设计的模型。 4.3. XT6 XT6是一种优化的ONC201衍生物，旨在改善血脑屏障穿透性。关键修饰包括用咪唑环替换二氢咪唑以降低极性和碱性，同时保留hClpP结合。通过构效关系指导的优化，移除非相互作用基团，并精修N3-和N6-苄基取代基，得到N3位间氯苄基和N6位对三氟甲基苄基。这产生了强效的hClpP激活作用，EC50<，比ONC201提高了12倍。 晶体学揭示增强的疏水接触：N3-氯苄基结合口袋，而N6-三氟甲基苄基延伸更深，与Ile75相互作用。DSF显示ΔTm为，CETSA证实了比ONC201更高的亲和力。模拟表明由于疏水相互作用改善，结合自由能降低。 XT6显示出广谱抗肿瘤活性，IC50值为（MIAPACA2）、（HCT116）和（HL60）。它比ONC201/ONC212更有效地破坏线粒体功能、诱导细胞周期阻滞和抑制迁移/侵袭。 药代动力学方面，XT6表现出良好的特性：血浆清除率，口服生物利用度，脑脊液/血浆比为。脑浓度比ONC201高3.1倍。在剂量下未观察到明显毒性。在MIAPACA2异种移植模型中，XT6实现了的肿瘤抑制率，并将中位生存期延长。凭借强大的临床前疗效、安全性和BBB穿透性，XT6是治疗中枢神经系统恶性肿瘤的有前景的候选药物，临床试验正在准备中。 5. 基于二氢咪唑嘧啶酮扩环的开环策略 5.1. TR-57 TR系列嘧啶酮衍生物代表了一类重要的治疗药物。TR-57是靶向hClpP疗法的一个重大突破，其设计基于ONC201开环后的五元环并进一步结构优化，活性比ONC201高10倍。X射线晶体学揭示TR-57独特的四氢嘧啶二酮骨架与hClpP显示出独特的结合特征。THPPD环通过水介导的氢键网络与Glu82和Leu104形成稳定相互作用，与ONC201的嘧啶-2，4-二酮部分显著重叠。 DSF和CETSA证实TR-57结合显著增强了hClpP的热稳定性。分子动力学模拟显示TR-57的3-哌啶碱性氮和嵌入的酰基胍在hClpP活性口袋内建立了关键相互作用。通过对衍生物（如TR-107和TR-98）的研究证实，非咪唑啉酮骨架也能有效激活ClpP。 TR-57显示出显著的抗癌功效，对慢性淋巴细胞白血病细胞的IC50为，显著超过ONC-212。在原代CLL细胞模型中，它上调未折叠蛋白反应相关标志物达3至5倍。机制上，TR-57通过双重途径发挥抗肿瘤作用：调节凋亡相关蛋白表达和抑制AKT及ERK1/2-MAPK信号传导。 急性毒性研究显示在剂量下无显著不良效应，组织病理学检查显示主要器官无异常。药代动力学评估支持基于THPPD的化合物的开发潜力。该系列目前正在进行系统的临床前评估，重点是药代动力学优化和制剂开发，以促进临床转化。 5.2. TR3和THX6 TR3是TR-57的结构类似物，包含两个关键修饰：去除哌啶N-甲基和用三氟甲基替换对氯苄基。由于hClpP-TR3结构尚未报道，且与TR-57高度相似，因此使用hClpP-TR57复合物进行推断。预计TR3的THPPD环与ONC201的嘧啶-2，4-二酮结合方式相似，通过水介导的氢键与Glu82和Leu104相互作用。对接表明三氟甲基基团与Arg78附近的疏水口袋相互作用，而氰基与Cys147主链形成极性接触。DSF证实TR3增强了hClpP的稳定性，优于ONC201。 对苄基部分的进一步优化产生了THX系列，其中THX6成为最有效的候选物，EC50为，比ONC201改善约3倍。生化表征显示THX6以Kd为结合hClpP，与ONC201相比结合亲和力显著提高。这种增强的靶点结合通过CETSA得到进一步验证，显示THX6相对于母体化合物ONC201具有更优的hClpP稳定作用。值得注意的是，THX6对多巴胺受体表现出高选择性，同时保持hClpP激活EC50为。在耐药的SU-DIPG-VI模型中，THX6显示出亚微摩尔活性，膜通透性与ONC201相当。 THX6通过多种途径发挥抗肿瘤作用，其特征是特异性破坏线粒体功能。蛋白质组学分析显示，该化合物显著下调线粒体自噬相关蛋白PINK1和Parkin，同时降低LC3-II/LC3-I比率。这些独特的分子改变与增强的细胞周期阻滞和凋亡密切相关。 药代动力学方面，THX6显示出良好的特性：口服生物利用度，半衰期，以及脑穿透性。急性毒性研究未发现显著不良效应。在异种移植模型中，THX6在胰腺癌中实现了的肿瘤抑制率，在血液系统恶性肿瘤中高达，克服了ONC201耐药性。目前处于临床前开发阶段，THX6为ClpP靶向治疗耐药提供了有前景的解决方案。 5.3. TR-107 TR-107是一种通过骨架简化设计的新型ClpP激活剂，涉及从咪唑啉酮环中去除一个环外氮和两个亚甲基。在东部苄基环上引入间氰基，西部环上引入对氯取代基，得到最终化合物。晶体学显示TR-107与hClpP形成三个氢键。DSF指示ΔTm为和EC50为；CETSA证实了靶点结合。模拟显示由于优化的取代基，疏水相互作用增强。 TR-107在TNBC模型中显示出强效抗肿瘤活性，IC50值为（SUM159）和（MDA-MB-231），与紫杉醇相当。它激活ClpP，抑制氧化磷酸化和ATP产生，并改变线粒体蛋白表达。该化合物显示出良好的药代动力学：口服生物利用度，t1/2，AUC0 = —优于ONC201/212。在MDA-MB-231异种移植模型中，TR-107实现了的肿瘤抑制率，无显著毒性，且肿瘤蓄积比血浆高3.2倍。 TR-107通过ClpP激活、线粒体破坏和caspase-3/7依赖性凋亡在TNBC模型中抑制肿瘤生长。TR-107已完成临床前研究，显示出高效力、良好的药代动力学和良好的安全性，是治疗TNBC的有前景的临床候选药物。 6. ZG系列 6.1. ZG111 ZG111是通过筛选4000个化合物库鉴定的。ICG-001，一种已知的Wnt/β-catenin抑制剂，被发现能激活ClpP介导的FITC-酪蛋白降解。结构优化产生ZG111，其效力显著增强，EC50为，比ICG-001提高了6.6倍，与ADEP-4和ONC201相当。构效关系研究表明，在萘环上引入亲水基团会消除活性，强调了疏水性的重要性。 图3. ZG111、ICG-001、ZG36、SL44、ADX-47273、CLPP-1071、D9、化合物24、NCA029、ZK53、BX471和CCG1423的分子结构。 ClpP/ZG111复合物的晶体结构揭示其结合在两个单体之间的疏水口袋中，与E82、Q107和Y138形成氢键。ZG111与ONC201共享结合位点，但诱导不同的构象变化，包括催化三联体重排和Y118旋转。与其他激活剂类似，它使ClpP稳定在紧凑的非活性形式，这一点通过DSF和CETSA得到证实。 在PDAC模型中，ZG111表现出ClpP依赖性的抗增殖作用，诱导线粒体膜塌陷和ROS升高。它特异性激活JNK/c-Jun通路，与KRAS状态无关，提示其可能克服治疗耐药性。 ZG111在正常细胞中显示低毒性，并具有足够的溶解度以满足体外活性。它还能抑制异种移植模型中的肿瘤生长。ZG111具有新颖的结构和明确的作用机制，是值得进一步临床前开发的有前景的抗PDAC候选药物。 6.2. ZG36 ZG36是通过对源于ICG-001的二酰嘧啶类似物进行系统优化开发的。ZG111/ClpP复合物的结构分析表明，有效的激动剂需要两个疏水“钳夹”和一个刚性中心骨架。因此，ICG-001被分为三个区域：仲丁基取代、基于苄氨基的侧链钳夹和互补的芳香片段。在α-萘基部分引入对甲氧基得到ZG36，其EC50为，代表最佳体外活性。 ZG36显示出强效的ClpP激活作用，在FITC-酪蛋白水解中EC50为，显著超过ZG111。DSF指示ΔTm为，CETSA证实了在AML细胞系中的直接结合和稳定作用。共晶学揭示甲氧基萘基与I100/Y118之间，以及溴苯基与R78/L79之间的疏水相互作用，辅以与E82和Y138的氢键网络。 该化合物在AML细胞中显示出强效的抗增殖作用。它通过ClpP过度激活诱导线粒体功能障碍，导致膜电位丧失、ATP和mtDNA减少以及凋亡。在NB4细胞中，集落形成也呈剂量依赖性被抑制。 ZG36显示出有前景的类药物特性；其溶解度超过有效浓度。在异种移植模型中，它抑制肿瘤生长并靶向白血病干细胞样细胞，提示其具有预防复发的潜力。作为一种特征明确的ClpP激活剂，ZG36是进一步开发用于AML治疗的有吸引力的候选药物。 7. SL44 通过对2078种化合物进行高通量筛选，ADX-47273被鉴定为hClpP的先导激活剂。对接研究表明，其4-氟苯基通过π-π堆积与Y138以及与W118和W146的相互作用结合在hClpP的疏水口袋中。随后的修饰引入哌啶-4-基和乙氨基-2-基增强了活性。一个3-氰基苯基取代的衍生物显示出改善的抗增殖效应，进一步优化得到SL44——具有3-氯-4-氟苯基取代——其EC50为。 DSF实验表明SL44剂量依赖性地稳定hClpP。ITC和CETSA证实了直接结合。对接显示SL44占据hClpP单体之间的疏水空腔：3-氰基苯基插入由Y138、W146和Y118形成的口袋中，参与π-π相互作用。质子化的哌啶氮与H116和W146形成阳离子-π相互作用，而噁二唑氮参与与Q107和L104的水介导氢键网络。 SL44在HCCLM3细胞中显示出强效抗肿瘤活性，IC50为，比ADX-47273提高了21.4倍。它抑制集落形成和迁移，诱导ROS积累，并对癌细胞显示出选择性。 临床前，SL44显示出良好的类药物特性，且与索拉非尼相比急性毒性低。药代动力学特征显示Tmax为，t1/2为，口服生物利用度为。在异种移植模型中，SL44诱导剂量依赖性肿瘤抑制，且无体重下降或明显毒性，支持其作为肝细胞癌临床候选药物和hClpP激动剂设计新模板的潜力。 8. CLPP-1071 甲基化是优化药物性质的关键策略，特别是通过增强亲脂性和代谢稳定性。从ONC212开始，在哌啶环的5位引入甲基——尤其是R-构型——改善了与W146的疏水接触，并通过构象约束提高了酶活性。较大的烷基基团降低活性，表明存在严格的立体位阻要求。进一步优化包括在左侧苯环上添加间氰基，这改善了活性和通透性，以及在右侧环上添加对溴取代，最终得到CLPP-1071。该类似物的酶活性和细胞活性分别比ONC212高2倍和8倍。 热位移实验证实了增强的蛋白质稳定性，表明强效结合。结构上，5-甲基与W146相互作用，溴基增强了疏水口袋相互作用，氰基与T135形成氢键。整体结合模式涉及与Y138和Q107的更接近，稳定了π-π和氢键网络，这解释了其高效力。 在细胞水平，CLPP-1071通过线粒体破坏在HL60和MOLM13细胞中发挥强效抗增殖作用，降低膜电位并升高ROS。它剂量依赖性地诱导G1期阻滞和凋亡，并激活线粒体应激通路，提示其选择性抗肿瘤作用的机制。 CLPP-1071显示出改善的药代动力学，其AUC∞较ONC212提高1.5倍，暴露量增加。在有效剂量下未显示明显毒性，表明具有宽治疗窗口。在白血病模型中，CLPP-1071优于更高剂量的ONC212，延长生存期并优先在肿瘤蓄积。目前研究侧重于给药方案和联合疗法以推进临床转化。 9. 选择性激动剂 此类别中的选择性激动剂是能特异性激活人类线粒体ClpP等靶蛋白的小分子。其选择性源于对hClpP的独占性结合和功能性参与，对同源蛋白活性极低。这些化合物通过靶向hClpP的YYW芳香网络或疏水口袋来实现激活。例如，D9通过其卤代苄基与YYW基序的π-π堆积结合；化合物24通过结构优化增强亲和力；ZK53和NCA029通过芳香体系选择性占据hClpP空腔。它们诱导hClpP构象变化，促进异常蛋白降解，产生特异性抗肿瘤效应，且不影响正常细胞。 9.1. D9 D9是通过系统探索与hClpP中芳香族YYW基序相互作用的卤代苄基而设计的，显著增强了蛋白水解活性。苄基部分的卤素取代对激活至关重要，而苯并二氧杂环区域允许更大的结构灵活性，强调了关键的设计限制。构效关系研究强调，在ADEP衍生的类似物中保留苯丙氨酸识别基序是必需的，且对苯二氮卓类的修饰必须避免破坏hClpP结合。因此，D9的激活依赖于两个结构域：卤代苄基和苯二氮卓类。 晶体学分析显示D9结合在hClpP上的疏水顶端口袋——通常由hClpX占据——证实了其作为伴侣蛋白模拟物的作用。该口袋由YYW基序形成，其中W146为hClpP特有，赋予物种特异性。D9的苄基环与YYW发生π-π堆积，通过卤素电子效应稳定，并诱导构象变化，拓宽底物通道，增强肽酶活性。靶向YYW基序模拟了自然ClpX激活，每个七聚体一个D9分子足以实现完全激活。 D9在急性毒性研究中显示出高耐受性，无显著不良效应。它表现出合适的溶解度、渗透性、代谢稳定性、半衰期和组织分布，满足类药物标准。临床前，D9通过hClpP介导的肿瘤中错误折叠蛋白降解触发凋亡。其对YYW基序的特异性确保了对细菌ClpP的活性极低。正在进行的转化研究在多种模型中证明了肿瘤生长抑制。 9.2. 化合物24 化合物24是通过对先导化合物D9进行结构优化设计的。基于hClpP Y118A-D9共晶结构，D9在其噁二唑和酰胺基团处表现出构象柔性，导致不稳定性。在分子对接和与ONC201-hClpP复合物比对的指导下，用吡唑替换噁二唑，并引入七元内酰胺环以刚性化苄基构象。构效关系研究表明，N5苄基的对位卤化和C2苄基的间位氟化增强了酶活性。C6羟甲基改善了细胞通透性，产生了具有高酶激活活性和在MIAPACA2细胞中强效生长抑制的化合物24。溶剂暴露的羟甲基的R-构型对活性至关重要，通过共晶学和动力学模拟证实。结合稳定性通过DSF和CETSA验证。 化合物24在hClpP过表达的细胞系中显示出强效抗肿瘤活性，IC50值范围为至。它选择性激活hClpP，升高ROS并破坏线粒体膜电位，最终诱导线粒体功能障碍。该化合物比ONC201更有效地触发凋亡，在浓度下激活caspase-3，并在浓度下对MDA-MB-231细胞集落形成的抑制效力比ONC201强3倍以上。 该化合物还显示出良好的类药物特性和高选择性，在基质细胞和肾细胞中的脱靶细胞毒性类似于ONC201。它在人肝微粒体中显示出改善的代谢稳定性，在大鼠中具有优异的口服药代动力学，Cmax和AUC值分别比ONC201高6倍和12倍。在MDA-MB-231异种移植模型中，剂量的化合物24比更高剂量的ONC201或ONC212诱导更强的肿瘤抑制，且无明显体重下降。这些结果强调了其作为选择性hClpP激活剂的临床潜力。 9.3. ZK53 ZK53通过对3，896个化合物库的高通量筛选鉴定，灵感来自CCR1拮抗剂Bx471，后者能激活hClpP。系统的构效关系优化涉及移除亲水性胍基以适应疏水的ClpP结合口袋，简化合成。引入3，5-二氟苯基部分和1-(4-溴苄基)脲片段得到ZK53，其显示出增强的hClpP激活作用，并具有高物种选择性——对SaClpP和EcClpP效果可忽略。 DSF实验证实ZK53与hClpP紧密结合。共晶结构显示每个hClpP十四聚体结合14个ZK53分子，位于催化位点远端。3，5-二氟苄基与W146形成π-π堆积，而4-溴苄基部分与I84、L79和E82发生疏水相互作用。与Y118的氢键进一步稳定了结合。物种选择性归因于SaClpP中的I91，其无法支持类似的堆积。 ZK53选择性激活hClpP，诱导线粒体蛋白降解，并在肺鳞状细胞癌中发挥强效抗增殖作用，其细胞毒性依赖于hClpP表达。在正常肺组织中未观察到效果，表明具有有利的治疗窗口。ZK53以类似伴侣蛋白的方式发挥作用，稳定活性hClpP以促进底物降解，而无脱靶效应。 在临床前研究中，ZK53显示出低急性毒性和可接受的药代动力学。它在小鼠模型中抑制LUSC进展，对肺腺癌影响极小，且无明显体重下降。Ki67染色证实了肿瘤增殖减少。这种物种特异性激活策略为LUSC提供了一种新的治疗方法，并为靶向hClpP治疗其他疾病奠定了基础。 9.4. NCA029 目前的ClpP激活剂如imidridones通常缺乏物种选择性，可能破坏肠道菌群并引起毒性。尽管已鉴定出包括D9和ZK53在内的选择性激动剂，但它们表现出次优功效或效力有限。为克服这些限制，CCG1423被鉴定为一种新型hClpP激活剂，对细菌ClpP同源物效果可忽略。使用经典的三方激活剂骨架，进行了系统优化。 引入刚性苯基或哌啶连接子增强了hClpP激活和细胞活性。对侧翼芳香基团的进一步修饰——如右侧的4-三氟甲基苯基和左侧的3-氰基苄基——改善了亲脂性和抗肿瘤效力。在哌啶环中引入双键产生四氢吡啶骨架和先导化合物NCA029，其IC50比CCG1423提高了20倍。 结构上，NCA029占据hClpP亚基之间的疏水空腔，通过芳香和疏水相互作用与Y118、Y138和W146结合，并与Y118和Q107形成氢键网络以增强结合。与TR系列化合物相比，其骨架更简化，作为TR107的优化衍生物，能够实现高度选择性的hClpP激活，而不影响细菌ClpP或肠道微生物组稳态。 NCA029选择性激活HscIPp，通过升高ROS、降低膜电位和损害ATP产生来诱导线粒体功能障碍。它表现出高选择性（在正常细胞中IC50>）和宽治疗窗口。药代动力学上，它表现出口服生物利用度（比ONC201高3.5倍）、半衰期和降低的清除率。 即使在剂量下，NCA029也未引起死亡或器官毒性——而ONC201在此剂量下致死率为——血液和组织病理学分析证实了其安全性。在体内，它产生剂量依赖性肿瘤抑制，在剂量下体重增加表明耐受性良好，并且由于改善的组织分布，其在肿瘤抑制方面优于ONC201。这些特性确立了NCA029作为治疗结直肠癌的有前景的、物种选择性的hClpP靶向候选药物。 10. 抑制剂 10.1. β-内酯 A2-32-01-(3RS,4RS)-3-(壬-8-烯-1-基)-4-(2-(吡啶-3-基)乙基)氧杂环丁烷-2-酮——是从细菌ClpP抑制剂骨架开发的一种特异性hClpP抑制剂。其β-内酯核心共价修饰hClpP的催化中心，而吡啶乙基侧链增强了底物结合口袋相互作用。类似物A2-58-06保留了关键药效团，仍具有活性，而β-内酯的删除则消除抑制作用，证实了其关键作用。 分子动力学和酶学实验表明，A2-32-01选择性抑制重组hClpP肽活性。DSF和CETSA证实了靶点结合和构象稳定。该化合物剂量依赖性地抑制AML线粒体裂解物中的底物降解，但在ClpP低表达的HL60细胞中无此效果，支持其特异性。尽管缺乏直接结构证据，但与细菌系统的类比表明β-内酯基团共价修饰了Ser153。 A2-32-01在ClpP高表达的白血病和骨肉瘤细胞系中显示出强效细胞毒性，抑制线粒体蛋白水解并破坏氧化磷酸化。它选择性诱导AML凋亡，同时保护低ClpP表达的正常造血细胞，表明ClpP依赖性细胞毒性。虽然其在DMSO中稳定，但其β-内酯基团在水溶液中会发生水解。在玉米油中配制并通过腹腔内给药可延长血浆半衰期，且无肝肾或肌肉毒性，表明存在可行的稳定策略。 在异种移植模型中，A2-32-01抑制OCI-AML2和原代人白血病细胞的增殖，且无明显毒性。ClpP表达被提出作为AML患者分层治疗的潜在生物标志物。尽管尚未临床应用，其在PDX模型中的疗效和靶向线粒体蛋白稳态的机制为AML提供了新的治疗途径。 10.2. 苯酯类 苯酯类代表了一类新型hClpP抑制剂，旨在改善β-内酯类化合物的稳定性和效力。 图4. A2-32-01、AV-167、TG42、TG53、TG43、8a、8b和8c的分子结构。 AV-167是一种原型，最初在针对金黄色葡萄球菌ClpP的筛选中被发现，其被催化丝氨酸亲核攻击，导致苯基解离和酚类衍生物形成。修饰类似物TG42、TG43和TG53具有优化的萘并呋喃部分；溴取代或炔基标签显著增强功效，IC50值分别为和，比AV-167低3-4倍。 分子动力学和共晶研究表明，萘并呋喃骨架通过位阻选择性靶向hClpP活性位点。TG42、TG43和TG53抑制hClpP的肽酶和蛋白水解活性，DSF和CETSA证实了特异性结合并降低了EC50。然而，TG42在Jurkat和Huh7细胞中也与凋亡相关蛋白结合，表明其选择性有限。 细胞实验显示，AV-167衍生物在Huh7细胞中诱导浓度依赖性凋亡，并在浓度下抑制迁移超过，可能通过破坏线粒体蛋白稳态。这些化合物对细菌ClpP影响极小，物种选择性归因于C2取代基与hClpP的相互作用。在异种移植模型中，TG42抑制肿瘤生长且无严重毒性，但脱靶效应需要通过线粒体靶向或通透性优化来改善特异性。这些衍生物具有低急性毒性和良好的代谢稳定性，值得进一步临床开发研究。 10.3. 硼酸类 基于硼酸的化合物因其空p轨道能与丝氨酸蛋白酶形成可逆共价键，在药物开发中具有吸引力。与传统的β-内酯抑制剂相比，它们提供了改善的稳定性和特异性。化合物8a-c是理性设计的hClpP/hClpXP双重抑制剂。其(R)-α-氨基硼酸基团通过可逆共价键选择性靶向催化Ser97。脂肪族R1取代基包括异丁基和苯乙基，能有效占据S1口袋，而芳香族R3基团通过与Ser125的氢键增强结合。 分子动力学显示8b的硼酸与His122-Asp171形成氢键网络，其R3芳香环插入疏水口袋，实现了选择性蛋白酶靶向。DSF和CETSA证实8b使hClpP的熔解温度升高，表明强效稳定。酶学实验显示8a、8b和8c对hClpP抑制的IC50值分别为、和——比外消旋混合物效力高4倍。此外，8b抑制hClpXP介导的FITC-酪蛋白降解，EC50为，是首个全酶抑制剂。 机制上，这些抑制剂共价结合Ser97，阻断肽酶活性并破坏hClpX依赖的底物转运，从而消除蛋白水解功能。在AML模型中，8b选择性靶向hClpP高表达的干细胞群体，对正常造血细胞毒性极小。它还能在异种移植模型中减少白血病负荷并延长生存期。 药代动力学上，8b的血浆半衰期t1/2=优于AV-167，尽管存在显著的首过代谢。前药方法可能提高口服生物利用度。在剂量下急性毒性可忽略，但长期使用需监测硼积累。总体而言，这些化合物在肿瘤学中的应用尚未得到充分探索，值得进一步研究以确定其作为hClpP抑制剂的潜力。 11. 结论与未来展望 靶向hClpP的小分子药物开发近期进展为癌症治疗开辟了新途径。作为线粒体蛋白稳态的关键调节因子，hClpP在多种恶性肿瘤中过表达，使其成为有前景的抗肿瘤靶点。当前策略包括两种主要方法：通过模拟天然配体激活蛋白酶活性的激动剂，如imidridone衍生物ONC201、ONC206和ONC212；以及通过共价修饰催化Ser153来阻断功能的抑制剂，如β-内酯类化合物。 系统的结构优化显著改善了靶向hClpP的药物。第一代基于imidridone的激动剂通过疏水口袋结合诱导构象变化。随后的策略——包括卤素取代、开环和扩环——通过优化刚性-柔性平衡，增强了结合自由能、代谢稳定性和靶点亲和力。激动剂D9通过特异性π-π堆积与Trp146提高了效力。进一步的改进如羟甲基修饰和物种选择性激动剂改善了细胞通透性和治疗安全性，展示了结构优化如何平衡活性与选择性。 这些多层次的化学修饰通过优化疏水相互作用、分子构象和特异性结合位点，解决了早期在效力、选择性和药代动力学方面的局限。从增强结合亲和力到改善代谢稳定性和膜通透性，基于结构的优化已建立了一个系统性框架，用以提升靶向hClpP药物的性能，为临床转化提供了坚实基础。 展望未来，尽管取得了显著进展，但在靶点特异性和递送效率方面仍存在挑战。未来的研究应整合多学科方法来优化药物设计，并探索与其他调节剂的联合疗法，从而开拓癌症治疗的新策略。 微信号：maple31415926 点击“转发”吧