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ADP-核糖基化(ADP-ribosylation)是一种广泛存在于所有生命域的可逆翻译后修饰。其核心过程是以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)为供体,将ADP-核糖单元共价连接到蛋白质、核酸或其他细胞大分子上。该过程由ADP-核糖基转移酶(ARTs)催化,其中最主要的是聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)家族。PARP(主要是PARP1和PARP2)以NAD⁺为底物,将ADP-核糖基团转移至目标蛋白的特定氨基酸残基(如谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸)上。聚ADP-核糖基化(PARylation)即为在目标蛋白上连接由多个ADP-核糖单元组成的、具有高度分支结构的聚ADP-核糖(PAR)链。
PARG是唯一已知能够解析分支PAR结构的水解酶,也是细胞内PAR降解的主要执行者。人类PARG由单一基因编码,通过选择性剪接产生多种亚型,分别定位于细胞核、细胞质和线粒体,在不同亚细胞环境中发挥功能。
当细胞内的DNA受损时,PARP会迅速赶到损伤位点,合成PAR分子链并将其连接到自身和其他修复蛋白上,召集其他修复蛋白来共同修复DNA。而PARG则负责降解和移除由PARP合成的PAR链。PAR链的移除标志着DNA修复的完成。PARG与PARP的作用相拮抗,共同维持细胞内PARylation的动态平衡。
PARG抑制剂通过抑制PARG的活性,打破上述平衡,从而特异性地杀伤癌细胞:
抑制PARG会导致PAR链无法被降解,PAR链的过度积累使PARP1及下游修复蛋白(如XRCC1)无法从DNA损伤位点解离,导致单链断裂修复(SSBR)受阻
PARG抑制剂会减慢复制叉进程、增加复制叉逆转,并阻碍复制叉重启,进一步导致DNA出现单链缺口(ssGAPs) 的累积,当DNA损伤超出癌细胞的承受极限时,就会触发细胞死亡
合成致死效应:PARG抑制剂尤其对本身已存在DNA修复缺陷的癌细胞更有效。例如,携带BRCA基因突变或存在同源重组修复缺陷(HRD) 的癌细胞,其DNA修复能力本就薄弱。PARG抑制剂切断其最后的修复途径,导致其因DNA损伤累积而死亡。PARG的“合成致死”效应已在多种基因缺陷的肿瘤模型中得到验证,主要有以下几类:
缺陷类型
具体机制
HR缺陷
BRCA1/2突变细胞无法修复PARG抑制引起的DSB
复制应激
癌细胞本身复制应激水平高,PARG抑制进一步加剧
CHK1抑制
PARG阻断与CHK1抑制联合导致CHK1在停滞复制叉上稳定化,加剧复制停滞
TIMELESS缺失
Timeless功能缺失与PARG抑制协同增加复制叉不对称性和不稳定性
ARH3缺陷
ARH3缺失细胞中PARG抑制导致过度PARylation、染色质紊乱和细胞死亡
TARG1缺失
TARG1与PARG协同限制Asp/Glu-ADPr积累,双缺失导致合成致死
除了直接干扰DNA修复,PARG抑制剂还可能通过以下方式发挥作用:
抑制促癌信号通路:在胆管癌中,PARG抑制剂被发现可以阻断Hippo信号通路,该通路的异常激活会促进肿瘤生长和化疗耐药。
激活抗肿瘤免疫应答:PARG抑制剂能降低STAT3蛋白的磷酸化水平。STAT3是一种会抑制免疫系统攻击肿瘤的蛋白。因此,PARG抑制剂可解除免疫抑制,激活T细胞等免疫细胞,增强机体自身的抗肿瘤免疫反应。这一特性使其与免疫检查点抑制剂(如抗PD-1疗法) 联用成为很有前景的策略。
转录调控:PARG还被招募到视黄酸受体(RAR)响应基因的启动子区域,作为共激活因子样因子发挥作用,通过快速移除启动子近端PAR链,促进局部染色质可及性和转录起始。PARG抑制可能干扰肿瘤中异常活跃的转录程序。
目前全球尚无PARG抑制剂获批上市,但PARG抑制剂是抗癌药物研发的热点之一,全球多个在研药物已进入或完成早期临床试验阶段:
药物
研发公司
临床阶段
关键进展与特点
IDE161
IDEAYA Biosciences
I期
(NCT05787587)
获FDA快速通道资格(铂耐药卵巢癌),联合帕博利珠单抗探索中
ETX-19477
858 Therapeutics
I/II期
(NCT06395519)
2026年8月获FDA快速通道资格;ERADIC8试验中,7例可评估BRCA突变患者ORR达57%(乳腺癌100%,卵巢癌40%),血液学毒性低于PARPi
FORX-428
FoRx Therapeutics
I期
首批公开化学结构的临床阶段PARG抑制剂;2025年8月首例患者给药;口服可逆结合PARG催化域
DAT-2645
丹擎医药
I/II期
中国首个获批临床的PARG抑制剂;靶向BRCA突变/HRD肿瘤,II期临床完成首例受试者入组给药
SYN608
圣域生物
I期
(NCT07088588)
在PARPi不敏感模型和非HRD肿瘤中显示优越疗效;避免心脏毒性风险;具有Best-in-class潜力
YL-18319
璎黎药业/Azkarra
I期
2025年4月获中国CDE临床批准;在PARPi耐药模型中致肿瘤消退
XNW29016
信诺维
I/II期
(NCT06987500)
对PARPi耐药细胞系(如RMUG-S、KURAMOCHI)显示强效抗肿瘤活性
PARG已被验证为癌症DNA损伤修复(DDR)领域极具潜力的新靶点。抑制PARG可导致PAR链异常累积,诱发强烈的复制应激与DNA损伤,最终特异性杀伤存在DNA修复缺陷的肿瘤细胞。
早在2014年,PARP抑制剂奥拉帕利(Olaparib)就已获批上市。PARP与PARG是相互拮抗的关系,PARP抑制剂也有“合成致死”的机制,即通过阻断单链DNA损伤的修复,进而在同源重组修复缺陷(HRD)的肿瘤细胞(如BRCA突变)中诱导致死性的DNA双链断裂。尽管PARP抑制剂已在卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌等治疗中取得显著成功,但耐药问题与适应症限制仍待突破。PARG抑制剂不仅在适应症上与PARP抑制剂形成互补,更有望为PARP抑制剂耐药的患者提供新的治疗选择。
当前全球PARG抑制剂的布局者寥寥,只有少数企业处于临床阶段,整体竞争格局良好。随着机制验证的深入与临床数据的逐步读出,该赛道正展现出明确的蓝海属性。随着PARG抑制剂临床试验的推进,它正从实验室走向临床,有望成为继PARP抑制剂之后,DNA损伤修复靶向治疗领域的下一个里程碑。
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