PARP2

前言在过去的几十年中，对DNA损伤反应（DDR）途径的理解不断加深，拓宽了肿瘤学的治疗领域。越来越清楚的是，DNA损伤反应缺陷导致的细胞基因组不稳定性导致了癌症的发生。另一方面，这些缺陷也可以作为一个治疗机会。越来越多的DDR靶向药物已迅速扩展到参与DDR途径的多个成员的抑制剂，包括PARP、ATM、ATR、CHK1、WEE1和DNA-PK。目前，这些DDR成分的抑制剂，其中一些正处于临床研究中。此外，新的证据表明DDR抑制剂对传统癌症治疗的敏感性，以及DDR途径和免疫检查点抑制剂（ICI）反应之间的相关性，这些都促进基于DDR抑制剂的联合治疗。靶向DNA修复途径的药物正在肿瘤治疗领域显示出越来越大的作用。DNA损伤与DNA损伤反应为了保持基因组的完整性，复杂的DNA修复系统被用来对抗各种形式的DNA损伤，这些机制被称为DNA损伤反应。DDR通路分为三个功能上相互交织的部分：检测DNA损伤的传感器、触发信号级联的信号转换器和阻碍DNA修复的效应器。这些途径不是相互排斥的过程，而是相互协调，形成DNA修复的精确调控网络。             碱基切除修复（BER）和核苷酸切除修复（NER）所有生物体的基因组都在不断地经历微妙的变化，这是由于内源性产生的各种基因毒物，如活性氧（ROS）、电离辐射以及烷基化剂等环境损伤所致。DNA中的大多数细微变化，如单链断裂（SSB），都是通过BER途径修复的。BER首先由受损的碱基启动，然后切除碱基并用新合成的DNA替换。然后，脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶（APE）切割AP位点，在损伤位点形成3′OH末端。最后，DNA聚合酶和DNA连接酶在去除损伤碱基产生的核苷酸缺口处被招募，从而封闭缺口。BER负责修复小损伤，而使DNA螺旋结构变形的较大的双链断裂（DSB）则需要NER途径修复。NER机制涉及一种关键蛋白质，即切除修复交叉互补蛋白1（ERCC1），它会清除断裂点附近的DNA，然后用正常的DNA复制进行替换。同源重组（HR）和非同源末端连接（NHEJ）在哺乳动物细胞中，HR和NHEJ是修复DSB的两条主要途径。由于同源姐妹染色单体是新DNA合成所需的模板，HR途径可以在S/G2细胞周期阶段修复DSB，而NHEJ在除M期外的所有细胞周期阶段都是活跃的。HR分析来自基因组其他部分的同源序列，收集断裂位点丢失的信息。HR首先切除断裂端，随后通过Brca2和Rad51形成Rad51核蛋白丝，开始检索同源序列，并促进断裂DNA和同源模板之间形成连接分子，完成修复。NHEJ比HR更简单一些，直接将断裂端重新连接在一起。NHEJ所需的基本因子是由Ku70/Ku80和DNA依赖性蛋白激酶的催化亚单位（DNA-PKcs）组成的异二聚体，其识别DSB并促进NHEJ的下游信号因子，如XRCC4、XLF和DNA连接酶IV。虽然NHEJ机制较为简单，但有时会导致重排，而HR被认为不会产生错误。除HR和NHEJ外，一种DSB修复途径与这两个主要DSB修复途径具有相似的机制，但在遗传上不同，称为替代末端连接（a-EJ）途径。a-EJ途径既可以与HR共享类似的起始过程，也可以与NHEJ一样组成无同源模板的DNA末端连接因子。目前，越来越多的研究开始关注a-EJ通路作为NHEJ或HR活性受损癌细胞的潜在治疗靶点。错配修复（MMR）除了暴露于基因毒素的细胞所产生的损伤外，DNA损伤也可能来自异常的DNA处理。针对复制相关错误的DNA修复途径称为MMR。在DNA合成过程中，MMR纠正核苷酸错误整合，从而防止分裂细胞中永久性的DNA改变。因此，基因突变或表观遗传沉默导致的MMR缺陷可能导致自发突变的发生率增加，这通常与遗传性和散发性癌症有关。跨损伤合成与模板置换DNA损伤耐受性（DDT）作为修复复制停滞DNA损伤的一种基本旁路机制，允许DNA复制穿过阻碍元件。跨损伤合成（TLS）是两种不同的DDT模式之一，取决于一种特殊的TLS聚合酶的功能，而不是复制性DNA聚合酶，其可以直接跨过损伤部位复制。由于TLS聚合酶的校对活性不足，TLS机制是容易出错的，这增加了突变的风险。毫不奇怪，TLS是细胞突变的主要来源。相反，DDT的另一种模式，即模板置换（TS），涉及在姐妹染色单体上重组到同源DNA模板，这类似于HR过程，被认为比TLS更准确。TLS和TS的修复活动开始于复制叉之后，这表明它们可能发生在DNA复制期间或之后，TS开始于S期早期，TLS开始于S期晚期。范可尼贫血（FA）途径范可尼贫血是一种罕见的遗传病，由范可尼基因的双等位基因突变引起，受影响的患者伴有对DNA损伤的反应不足。范科尼贫血已被确定为一种DNA修复途径，可清除阻碍DNA复制和转录的屏障，即DNA链间交联（ICL）。ICL可由醛类在多种代谢反应（如脂质过氧化和乙醇代谢）和化疗（如铂）期间形成。而链内交联通过NER途径修复，而ICL主要通过FA途径修复。通过UHRF1蛋白和FANCM–MHF1–MHF2复合物检测ICL后，FA核心复合物被招募到染色质中，并单泛素化底物FANCI和FANCD2。泛素化FANCD2-I为各种DNA内切酶招募支架蛋白，从而完成对交联处DNA的识别和核苷酸的切除，从而得到适合重组修复的DNA底物。O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶途径众所周知，DNA甲基化剂能够抑制DNA甲基化并产生广泛的DNA加合物，如O6-甲基鸟嘌呤（O6MeG）和O4-甲基胸腺嘧啶，这可能导致碱基错配和随后的点突变。其中，O6MeG被认为是甲基化剂诱导的DNA加合物的主要来源，可导致突变和致癌。O6MeG可以通过O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（也称为MGMT）在单步自杀反应中修复。MGMT将受损鸟嘌呤O6位点的甲基转移到半胱氨酸残基，从而防止基因突变。可以想象，MGMT降低了烷化剂在癌细胞中的作用，可能导致化疗耐药。MGMT启动子的甲基化会阻碍其转录，因此可以用来提高细胞对烷化剂的敏感性。DDR治疗应用的机制与正常细胞相比，肿瘤细胞对DNA损伤敏感性增加的潜在机制在于三个主要方面：至少一条DDR途径的缺陷、复制应激的升高和内源性DNA损伤的增加。DDR缺陷尽管DDR缺陷与癌症的发生和发展有关，但DDR途径中的缺陷也为靶向肿瘤细胞提供了治疗机会。携带DDR缺陷的肿瘤细胞导致基因组不稳定性增强，并依赖剩余的DDR途径生存。作为一种治疗方法，剩余DNA修复途径的组合靶向产生了一种被称为“合成致死”的概念。合成致死的概念基于两个同时发生的功能丧失遗传事件，其中任何一个单独都不会导致损伤，而是共同作用导致细胞死亡。当癌细胞特有的DDR途径发生一种基因改变时，由DDR抑制剂引起的第二种功能丧失事件将在不影响正常细胞的情况下对癌细胞合成致死。复制应激真核细胞复杂的DNA复制系统在细胞分裂过程中受到细胞周期中各种蛋白质的严格调控。许多DNA核苷酸需要精确聚合以确保细胞内稳态。阻碍或终止复制叉进展的内源性或外源性障碍激活保守的细胞反应途径，称为复制应激。复制应激的分子机制是DNA聚合酶的进展停滞和随后DNA聚合与DNA解旋酶的解偶联。诱导复制应激的一个例子是G1/S细胞周期检查点缺陷，其原因可能是pRb功能丧失、CDKN2A缺失或细胞周期蛋白D1或细胞周期蛋白E扩增。 内源性DNA损伤一些内源性性DNA损伤是中性pH条件下低浓度氢离子和氢氧根离子的作用造成的，如脱嘌呤和脱嘧啶作用。细胞内环境对于染色体DNA来说，还具有其他危险，其中最严重的来自氧化过程，在线粒体产生的一些中间产物，如ROS，可能会从线粒体渗出，进入细胞质。这样的中间产物包括超氧离子、过氧化氢和羟自由基。在肿瘤代谢中，低PH值、缺氧和高水平的ROS在肿瘤微环境（TME）中普遍存在。靶向DNA修复途径的抑制剂目前利用DDR缺陷的抗癌策略在很大程度上是通过开发抑制DNA修复过程中分子的靶向药物来解决的。聚ADP-核糖聚合酶（PARP）抑制剂PARP抑制剂的发展是合成致死的典型代表。PARP1和PARP2是关键的DDR酶，通过带负电荷的聚ADP-核糖（PAR）链修饰靶蛋白，感知DNA损伤并传递信号。PARP1与受损DNA结合后的结构变化激活其催化功能，促进DNA修复效应分子的招募和DNA损伤部位周围染色质的结构重塑，而染色质的动态重塑将在很大程度上影响DNA修复的效率。                        鉴于PARP在促进DNA有效修复中的关键作用，PARP抑制剂可以选择性地杀死同源重组缺陷的肿瘤细胞。PARP抑制剂是BRCA突变肿瘤的一种很有前途的治疗策略。聚ADP-核糖水解酶（PARG）抑制剂PARG通过在DNA损伤后水解PAR核糖键来逆转PARP酶的作用。同样，PARG在DNA复制和修复中的积极作用导致PARG缺陷细胞对DNA损伤剂的敏感性增加。尽管大量研究表明PARP抑制剂与合成致死率之间存在相关性，但对PARG抑制剂治疗机制的研究却相对滞后。据报道，乳腺癌细胞中HR蛋白（如BRCA1/2）的缺失可刺激PARG抑制细胞的合成致死性，PARG抑制剂COH34可诱导BRCA突变或对奥拉帕利耐药的卵巢癌和乳腺癌细胞死亡。然而，在其他癌细胞中报告了相互矛盾的结果。在六个测试的乳腺癌细胞系中，只有一个BRCA缺陷的细胞系对PARG抑制剂PDD00017273敏感，而五个细胞系对PDD00017273（包括BRCA突变的细胞系）无效。共济失调毛细血管扩张突变蛋白（ATM）抑制剂DDR信号级联由一系列蛋白磷酸化驱动，ATM、ATR和DNA-PKs是参与该过程的关键激酶。被DNA双链断裂激活，ATM被MRE11-RAD50-NBS1（MRN）复合物招募到DSB位点。ATM底物包括p53、CHK1和CHK2，它们的磷酸化将导致S内或G2/M细胞周期阻滞。尽管ATM在DNA修复等多种分子过程中起着典型作用，但它也具有非典型功能，包括剪接体置换。ATM被认为是肿瘤抑制因子，ATM缺陷或突变在实体瘤和B细胞淋巴瘤中比较常见。ATM突变可能导致共济失调毛细血管扩张症，这是一种神经退行性疾病，其容易导致癌症。目前有几种ATM抑制剂正在研究用于癌症治疗。共济失调毛细血管扩张症和Rad3相关蛋白（ATR）抑制剂与由DSB触发的ATM不同，ATR被复制蛋白A（RPA）包裹的单链DNA激活并被招募。单链DNA可以通过DSB的核溶解处理以及复制DNA解旋酶与DNA聚合酶的解偶联产生。细胞内ATR信号涉及一系列下游分子的磷酸化，触发广泛的反应，包括阻断细胞周期检查点、DDR和细胞凋亡。与其他DDR蛋白如PARP相比，ATR抑制剂的开发相对滞后。原因可能包括ATR分子的大尺寸和对其晶体结构缺乏了解。此外，其在所有PIKK中的高度同源活性位点以及对共激活蛋白的需求进一步限制了其药物设计。CHK1抑制剂检查点激酶CHK1通过磷酸化和招募一系列调节蛋白，积极参与ATR和ATM启动的DNA损伤反应。CHK1通过磷酸化CDC25A来调节S期内检查点，导致CDC25A降解，随后S期细胞周期蛋白依赖性激酶2（CDK2）活性降低，CHK1对CDC25C和WEE1的磷酸化调节有丝分裂和G2/M检查点。此外，CHK1还磷酸化Thr-309上的RAD51，促进其在HR期间与BRCA2的相互作用。CHK1水平升高与更差的预后、疾病复发和治疗抵抗相关，这进一步支持CHK1抑制的治疗潜力。WEE1抑制剂作为对DNA损伤的反应，激活的ATR使Chk1磷酸化，Chk1又使WEE1和CDC25磷酸化。与活性被磷酸化抑制的CDC25相比，WEE1被激活，然后磷酸化下游CDK1上的Tyr15和Thr14以抑制其活性，导致G2/M周期阻滞，为DNA损伤修复留出时间。此外，通过磷酸化CDK1上的Tyr15，WEE1还可以在DNA复制完成之前阻止S期向G2期的进展。虽然WEE1抑制剂的原理是明确的，但其临床应用受到其治疗窗口的限制。目前，大多数临床研究集中于WEE1抑制与化疗药物的联合应用。DNA-PK抑制剂DNA依赖性蛋白激酶是一个由DNA激活的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，大量表达在几乎所有哺乳动物的细胞中。DNA-PK是DNA修复的关键蛋白激酶， 参与了NHEJ的过程 。在各种肿瘤类型（包括胃肠道癌、肺癌和肝细胞癌）中都观察到DNA-PK表达上调，并且与较高的肿瘤分级和不良预后相关。DNA-PK抑制剂的开发主要集中在DNA-PKcs的催化活性上，而新的抗DNA-PKcs方法，如DNA-PKcs抑制性microRNA或靶向Ku异二聚体的抑制剂，则基于ATP结合位点的同源模型。目前，大多数DNA-PK抑制剂的临床研究集中在与癌症化疗或放疗联合使用的效果。小结细胞对DNA损伤的反应是一个复杂的过程，涉及各种信号网络和蛋白质，它们在特定的癌症类型中被差异激活或失活。肿瘤中增加的复制应激和DNA修复缺陷为我们治疗癌症提供了机会，使得癌细胞比正常细胞更容易受到DDR抑制。目前，以PARP抑制剂为典型的靶向DDR途径的药物已经走向临床应用，并且在肿瘤治疗中展现出令人鼓舞的前景。进一步，确定这些DDR抑制剂的最佳剂量、组合和时间表，减少不良反应，更理想地提高疗效将是未来的方向。此外，对每一种肿瘤进行表征，以确定其失控的DDR成分的具体特征，将有助于癌症患者的个性化治疗。参考文献：1.  Targeting DNA repair pathway in cancer:Mechanisms and clinical application. MedComm (2020). 2021 Dec; 2(4):654–691.声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

2024年3月8日，杭州师范大学叶向阳/谢恬团队在Journal of Medicinal Chemistry在线发表了题为“Design, Synthesis, and Structure–Activity Relationship of Novel Pyridazinone-Based PARP7/HDACs Dual Inhibitors for Elucidating the Relationship between Antitumor Immunity and HDACs Inhibition”的文章。该团队开发了一系列基于哒嗪酮的PARP7/HDACs双重抑制剂，其中化合物9l具有强效的PARP7/HDACs双重抑制活性，在体内外均表现出优异的抗肿瘤能力。组蛋白去乙酰化酶（HDACs）在染色体结构和基因表达调控中发挥着重要作用，对肿瘤细胞分化、增殖和免疫调节等过程具有许多影响，已被验证为抗肿瘤的重要靶点，目前已有五种药物（1-5）获得上市批准（图1）。聚[二磷酸腺苷（ADP）-核糖]聚合酶7（PARP7）是PARPs家族中单PARP亚家族的成员之一，能使自身和其他底物蛋白发生MARylate反应，即催化单个ADP-核糖（MAR）从烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）共价转移到其底物上。PARP7被证实通过抑制IFN-I信号转导参与细胞膜NA感应和多种病毒RNA感染。抑制PARP7能以免疫细胞依赖的方式诱导肿瘤细胞的IFN-I信号转导，从而导致肿瘤细胞死亡，使得PARP7成为一个极具吸引力的治疗靶点。Atamparib（RBN-2397，图1）是一种口服可用的PARP7选择性抑制剂（IC50< 3 nM），目前正在进行2期临床试验。BN-2397通过激活IFN-I信号通路抑制肿瘤免疫逃逸，从而抑制胰腺癌、卵巢癌、非小细胞肺等多种实体瘤的肿瘤生长。开发同时靶向HDACs和PARP7实现协同抗肿瘤作用具有重要意义。图1 HDACs抑制剂和PARP7抑制剂RBN-2397的结构。基于RBN-2397的双重抑制剂设计作者对临床候选药物RBN-2397与PARP7蛋白的共晶结构进行分析，发现其嘧啶环上的氮与ASP580形成氢键作用；哒嗪酮基团在NAD亚口袋中充当NAD模拟结合，并与PARP7蛋白的残基GLY565、GLN576和SER604形成氢键；哌嗪上的羰基和TYR596形成重要的氢键（图2A）。此外，嘧啶环上的CF3与GLY573形成额外的氢键作用，但其对PARP7活性并不重要。为了能容纳HDACs抑制剂的药效团（异羟肟酸），设计将异羟肟酸取代RBN-2397嘧啶环上的可修饰基团CF3，合成了化合物7具有HDAC1（IC50 = 34.0 nM）、HDAC6（IC50 = 83.7 nM）和PARP7（IC50 = 2.7 nM）的抑制作用（图2B）。图2 （A）RBN-2397与PARP7蛋白共晶结构中的相互作用；（B）第一种PARP7/HDACs双重抑制剂化合物7的结构；（C）化合物7与PARP7蛋白的相互作用；（D）化合物7与PARP7催化结构域结合的表面图；（E）BN-2397（绿色）和化合物7（蓝色）在PARP7中的叠加。随后，作者在此基础上进行异羟肟酸和哒嗪酮支架之间的片段Y和R1的结构改造（图3A），以进一步提升对PARP7、HDAC1和HDAC6的抑制活性。但化合物8a-8g的效力并没有显著提升。接着，作者保留了化合物7的Y和R1区域，在嘧啶环和异羟肟酸之间插入不同长度和类型的linker以提高对HDACs的抑制活性（图3B）。在将linker从具有酰胺官能团的直烷基链、吡唑基烷基链和苄氧基替换为烯丙基苄基后，得到活性最好的化合物9l（对PARP7、HDAC1和HDAC6的IC50分别为3.1 nM、35.0 nM和6.4 nM）。图3 PARP7/HDACs双重抑制剂8和9的设计。在体外细胞活性测试中，化合物9l对NCI-H1373和MV-4-11两种细胞系均显示出优异的抑制活性（≥ 99% at 10 μM，图4），比RBN-2397和SAHA效力更强。且与RBN-2397相比，化合物9l对MV-4-11和U937两种血液肿瘤细胞株显示出更强的抑制活性，与SAHA相比，活性略好。在对PARP7缺乏敏感性的NCI-2066细胞系中，化合物9l显示出比RBN-2397更强的抗细胞增殖活性。图4 PARP7/HDACs双重抑制剂的抗增殖活性测试。化合物9l可恢复IFN-β的产生和组蛋白H3的乙酰化研究表明，HDACs抑制剂，尤其是在用SAHA处理的细胞中，会降低磷酸化STAT1的水平和干扰素刺激基因的表达。作者以RBN-2397作为对照，在用固定浓度为1 μM的RBN-2397处理的NCI-H1373细胞中，加入不同浓度的SAHA显示，SAHA的增加会降低STAT1的磷酸化水平（在SAHA的最高浓度下，磷酸化可完全被抑制），而H3的乙酰化水平则不受影响（图5A）。化合物9l能显著提高p-STAT1和乙酰化H3的水平，而9h对p-STAT1水平没有影响（图 5B）。图5 （A）HDACi对PARP7i（RBN-2397）诱导p-STAT1水平的影响；（B）RBN-2397和SAHA组合以及不同浓度的9h和9l对Ac-H3和p-STAT1水平的影响。进一步的实验发现，随着9l浓度的增加，STAT1磷酸化水平、H3乙酰化水平和微管蛋白乙酰化水平逐渐升高（图6）。化合物9l通过同时抑制PARP7和HDACs可导致H3乙酰化水平升高，IFN-β和CXCL10的mRNA表达水平升高。这些发现意味着化合物9h只抑制组蛋白去乙酰化酶的活性，而化合物9l则具有同时抑制PARP7和HDAC的能力。图6 化合物对IFN-β和CXCL10表达水平的影响以及化合物对p-STAT1水平、Ac-H3和Ac-Tubulin的影响。化合物9l对PARPs和HDACs的选择性探究化合物9l具有强效的PARP7和HDAC6抑制活性，并且相比HDAC1，对HDAC6具有一定程度的选择性。化合物9l具有与SAHA相似的选择性，它对HDAC6的抑制活性（IC50 = 6.4 nM）略好于HDAC1-3（IC50 = 30~35 nM）；对HDAC8的活性较低，对HDAC11的活性最差（图7）。在对PARP同工酶的抑制活性中，化合物9l与RBN-2397具有相似的选择性。它对PARP7和PARP2的活性水平相同，但对PARP1、PARP5A和PARP5B的活性略高。图7 化合物9l对HDACs和PARPs的抑制活性。化合物9l的体内活性探究化合物9l以5 mg/kg的剂量通过静脉注射（iv）途径给药。结果显示，该化合物的清除率高达94.2 mL/min/kg，半衰期（t1/2）为13.3 h（表 8A）。口服10 mg/kg剂量的9l表现出极低的血浆暴露量，导致口服生物利用度较低（%F低至2.4%）。初步的PK评估表明，在异种移植小鼠模式的体内抗癌疗效概念验证（POC）研究中，口服给药是首选的给药途径。在BALB/c裸鼠CT26异种移植模型中，腹腔给药治疗17天，能明显减少肿瘤的生长（图8B、C）。当给药剂量为75 mg/kg时，9l的抗肿瘤效果最好，对肿瘤生长的抑制作用高于SAHA（50 mg/kg）和RBN-2397（50 mg/kg）。此外，实验小鼠均未出现体重明显减轻等副作用。图8 （A）化合物9l的PK表征；（B、C）在CT26荷瘤小鼠体内的抗肿瘤作用。总结在本研究中，作者首次设计并合成了一系列新型PARP7/HDACs双重抑制剂。在这些新化合物中，化合物9l对PARP7和HDACs在酶水平上都有很强的抑制活性。为了揭示同时在分子水平上靶向PARP7和HDACs能否产生协同药理作用，研究人员对化合物9l进行了一系列体外和体内实验。结果表明，同时靶向PARP7和HDACs可能无法实现协同抗癌效果，因为这两种途径的作用会相互抵消。不过，先导物9l是有史以来首次报道的PARP7/HDACs双重抑制剂，可作为进一步生物学研究的分子工具。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.4c00090声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

在过去十几年中，使用免疫检查点抑制剂（ICIs）的肿瘤免疫疗法在癌症治疗中取得了前所未有的成功，然而这些治疗只对部分病人有反应，急需寻找能应用在下一代免疫治疗的新的细胞和分子靶标。最近，越来越多的临床证据证实，ICIs癌症免疫治疗的有效性取决于肿瘤中预先存在的抗肿瘤T细胞反应，肿瘤中的T细胞浸润与免疫治疗的预后呈正相关。然而，T细胞反应的发生和维持依赖于先天免疫反应，这也是抗癌免疫的关键因素。作为一种先天性胞浆DNA传感途径，环状GMP-AMP合成酶（cGAS）-干扰素基因刺激因子（STING）信号通路因其激活先天性和适应性免疫的能力而备受关注，其有助于宿主防御癌症。PARP7是细胞中I型干扰素通路的主要抑制因子，抑制PARP7可重新激活cGAS-STING通路介导的先天免疫，并可增强由T细胞介导的适应性免疫，提高机体的抗肿瘤免疫应答（图1）。RBN-2397是目前唯一一个进入临床研究的PARP7抑制剂。I期临床的部分结果显示，RBN-2397的耐受性好，目前正在针对应答瘤种开展进一步的扩组研究（NCT04053673）。但是，RBN-2397除了对PARP7（IC50: 5.0 ± 2.8 nM）具有抑制作用外，其对PARP1（IC50: 29 ± 8 nM）、PARP2（IC50: 17 ± 7 nM）和PARP12（IC50: 26 ± 8 nM）也具有较强的抑制活性，选择性较差，且体内代谢快、暴露量低，为后期的临床开发带来不确定性。图1. I型干扰素通路（来源：J Med Chem）近日，中国药科大学药物化学系徐云根/朱启华/邹毅团队在药物化学顶尖期刊Journal of Medicinal Chemistry发表了封面文章，报道了一种全新结构的选择性PARP7抑制剂的发现过程1。该团队通过分子动力学模拟获得RBN-2397与基于AlphaFold的人源PARP7的复合物稳定结构，并进行分子对接研究。在此基础上，采用骨架跃迁和“刚性约束”策略，设计、合成并发现了吲唑甲酰胺衍生物XY-01（PARP7 IC50: 4.5 ± 0.01 nM），柔性指数从0.55降低至0.25（图2）。图2.（A）基于“构象限制”和“骨架跃迁”策略设计全新结构的PARP7抑制剂；（B）RBN-2397与XY-01的叠合图；（C）XY-01的优化方向（来源：J Med Chem）在此基础上，研究团队对XY-01的结构开展了进一步优化，并发现化合物(S)-XY-05对PARP7的抑制活性强（PARP7 IC50：4.5 ± 0.01 nM），且亚型选择性好（图3）。小鼠体内药代动力学实验表明，(S)-XY-05具有较好的代谢稳定性（T1/2：1.22 h）和口服吸收（AUC: 16999 h∙ng/mL；F: 94.6%），显著优于RBN-2397（T1/2：0.15 h；AUC: 656 h∙ng/mL；F: 25.67%）。图3. 从XY-01到(S)-XY-05的结构优化（来源：J Med Chem）在Balb/c小鼠同种移植CT26结肠癌模型实验中，经灌胃给药，(S)-XY-05在6.25 mg/kg剂量下即可起效，25 mg/kg剂量下的抑瘤率高达83%，显著优于RBN-2397（100 mg/kg，TGI：4 %）（图4）。实验过程中，所有给药组的小鼠体重均未出现下降，HE染色未见小鼠的心肝脾肺肾出现异常。图4. (S)-XY-05在Balb/c小鼠同种移植CT26结肠癌模型上的抗肿瘤活性研究，每个化合物均为灌胃给药、一天两次。（A）肿瘤体积变化曲线：RBN-2397（100 mg/kg，TGI: 4 %），(S)-XY-05（6.25 mg/kg，TGI：42 %），(S)-XY-05（12.5 mg/kg，TGI：53 %），(S)-XY-05（25 mg/kg，83 %）；（B）肿瘤重量；（C）肿瘤照片；（D）小鼠体重变化曲线。（来源：J Med Chem）提取肿瘤组织进行qPCR和免疫组化实验，结果显示(S)-XY-05提高了肿瘤组织内IFN-b的表达水平，说明肿瘤组织内I型干扰素信号通路的重新激活。流式细胞术实验和免疫组化实验结果显示，(S)-XY-05促进了肿瘤组织内T细胞的募集，而脾脏组织中的T细胞基本不变，说明(S)-XY-05可特异性激活肿瘤组织内的I型干扰素信号通路，这也是PARP7抑制剂区别于其它肿瘤免疫疗法的重要特征（图5）。图5.（A）脾脏中的T细胞数量的变化情况；（B）肿瘤组织内T细胞数量的变化情况；（C）肿瘤组织内CD8的免疫组化染色情况（来源：J Med Chem）值得注意的是，该团队于2023年初在Journal of Medicinal Chemistry还发表了一篇题为“Discovery of the Potent and High Selective PARP7 Inhibitor as Novel Immunotherapeutic Agent for Tumors”的文章，该研究从RBN-2397的结构出发，使用环合策略得到一系列哒嗪酮类PARP7抑制剂。其中候选化合物P-7-1（文中为I-1）是该领域首个口服有效的高选择性PARP7抑制剂2。中国药科大学药学院博士后古宏峰和2023级博士研究生严文昕为本论文的共同第一作者，邹毅副教授、徐云根教授和朱启华教授为本文的共同通讯作者，中国药科大学为本文的唯一通讯单位。文章信息：1. Gu H, Yan W, Yang J, Liu B, Zhao X, Wang H, Xu W, Wang C, Chen Y, Dong Q, Zhu Q, Xu Y, Zou Y. Discovery of Highly Selective PARP7 Inhibitors with a Novel Scaffold for Cancer Immunotherapy. J Med Chem. 2024, 67(3):1932–1948.2. Gu H, Yan W, Wang Y, Xu W, Huang L, Yang J, Zhai B, Wang H, Su Y, Zhu Q, Liu B, Hao H, Zou Y, Xu Y. Discovery of the Potent and Highly Selective PARP7 Inhibitor as a Novel Immunotherapeutic Agent for Tumors. J Med Chem. 2023, 66(1):473-490.声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓