TMPRSS2

前言AIDD Pro 根据国内外各大网站以及人工智能药物设计主流新闻网站及公众号，从 AIDD会议、AIDD招聘，重大科研进展、行业动态、最新报告发布等角度，分析挖掘了每周人工智能辅助药物设计领域所发生的、对领域技术发展产生重大推动作用的事件，旨在帮助 AIDD领域研究人员和业内人士及时追踪最新科研动态、洞察前沿热点。如果您觉得符合以上要求的内容我们有遗漏或者更好建议，欢迎后台留言。科研进展2024年5月17日【药物开发】Chem. Res. Toxicol. | 在药物开发中推进药物安全性：桥接计算预测增强毒性预测2024年5月17日【SARS-CoV-2】ACS Omega | 茶多酚相关天然产物抗SARS-CoV-2机制的系统研究2024年5月17日【分子动力学模拟】ACS Omega | 凝血调节蛋白对凝血酶的变构调节：分子动力学模拟的逻辑回归和统计分析的见解2024年5月16日【抑制剂】J. Med. Chem. | 新发现的Azaindoles作为治疗多发性硬化症的有效和选择性PI3Kδ抑制剂2024年5月15日【机器学习】J. Chem. Inf. Model. | 引导对接作为一种数据生成方法促进了基于结构的激酶机器学习2024年5月14日【药物-靶标相互作用预测】J. Chem. Inf. Model. | AIGO-DTI：基于改进药物性质结合自适应迭代算法的药物-靶标相互作用预测具体信息，请滑动下方文字1.【药物开发】临床试验中药物的损耗率通常相当高，据估计，大约90%的药物无法通过这一过程。在临床前阶段发现意想不到的毒性问题是导致这种高失败率的一个重要因素。这些问题可能对药物的成功产生重大影响，必须在整个开发过程中仔细考虑。候选药物的这些后期拒绝或撤销显著增加了与药物开发相关的成本，特别是在临床试验期间或上市后检测到毒性时。了解药物-生物靶标相互作用对于评估化合物的毒性和安全性，以及预测治疗效果和可能导致毒性的潜在脱靶效应至关重要。这将使科学家能够更准确地预测和评估候选药物的安全性。毒性和安全性评估是药物开发的一个重要方面，生物分子，特别是蛋白质，在复杂的生物网络中起着至关重要的作用，经常作为各种化学物质的靶点。因此，更好地了解这些相互作用对药物开发的进步至关重要。用于评估蛋白质-配体相互作用和预测毒性的计算方法的发展正在成为一种有前途的方法，它遵循3Rs原则(替代、减少和精炼)，近年来引起了极大的关注。在这篇综述中，我们介绍了药物毒性预测的最新突破，强调了药物靶点结合亲和力在预测和减轻可能的不良反应中的重要性。在这样做时，我们的目标是为开发更有效和更安全的药物作出贡献。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrestox.3c00352DOI：https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.3c003522.【SARS-CoV-2】COVID-19的致病病原体，严重急性呼吸综合征-冠状病毒-2 (SARS-CoV-2)，利用刺突蛋白的受体结合域(RBD)与人受体血管紧张素转换酶2 (ACE2)结合。人类蛋白酶furin, TMPRSS2和/或组织蛋白酶L进一步切割刺突，促进病毒进入宿主细胞进行复制，其中3c样蛋白酶(3CLpro)和木瓜蛋白酶样蛋白酶(PLpro)的多蛋白成熟产生功能性非结构蛋白(nsp)，如RNA依赖RNA聚合酶(RdRp)合成结构蛋白的mRNA。通过对茶多酚相关天然产物的各种检测，我们发现活性抗病毒药物通过阻断RBD/ACE2相互作用和抑制相关的人蛋白酶来阻止SARS-CoV-2的进入，尽管有些抗病毒药物也抑制病毒复制所必需的酶。由于它们的多靶向特性，这些化合物的抗病毒机制经常被误解。在本研究中，我们提供了一个系统的方案来检查和阐明它们抗SARS-CoV-2的机制，这应该适用于所有抗病毒药物。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.4c02392DOI：https://doi.org/10.1021/acsomega.4c023923.【分子动力学模拟】凝血调节素(TM)是抗凝途径中不可或缺的一种跨膜受体，通过与凝血酶阴离子结合的外源体i的相互作用来控制凝血酶的底物特异性。尽管它的作用已经确立，但这种调节功能的确切机制尚未完全阐明。在这项研究中，我们通过8个独立的1 μs全原子模拟加深了对这些机制的理解，分析了凝血酶的自由形态和与TM片段TM456和TM56结合时的凝血酶。我们的研究揭示了TM56和TM456结合介导的凝血酶明显而显著的构象变化。虽然TM56主要影响外源I内的运动，但TM456协调不同环路区域的协调变化，从而揭示了TM56以外的多方面调节作用。本研究的一个亮点是确定了TM56和TM456结合过程中发生转化的关键氢键，揭示了TM4对凝血酶结构动力学的关键变构影响。这项工作为TM在血液凝固中的调节作用提供了细致的评价，为抗凝治疗的创新方法的发展铺平了道路，并通过对凝血途径中分子相互作用的更深入理解，扩大了肿瘤治疗的视野。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.4c03375DOI：https://doi.org/10.1021/acsomega.4c033754.【抑制剂】多发性硬化症(MS)是一种中枢神经系统的慢性自身免疫性疾病，MS治疗的未满足需求需要新的治疗方法的开发。特别是，PI3Kδ是自身免疫性疾病的高价值靶点，而对PI3Kδ抑制剂用于MS治疗的研究相对较少。在此，我们报道了一类新的氮唑类药物作为多发性硬化症治疗的PI3Kδ抑制剂。化合物31通过氮生物等构反应设计，具有良好的PI3Kδ抑制活性和选择性。体外实验表明，31对T淋巴细胞具有较强的抑制CD4+、CD8+和CD3+ T细胞增殖的活性。在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)模型中，31显示出与地塞米松相当的治疗效果，可显着改善EAE症状。机制研究表明，化合物31能显著抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路，抑制t细胞增殖和分化。总之，这项工作提供了一种新的结构PI3Kδ抑制剂和MS治疗的新愿景。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.4c00788DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c007885.【机器学习】如今，药物发现管道依赖于机器学习模型来探索和评估大型化学空间。虽然包括三维结构信息被认为是有益的，但结构模型受到蛋白质-配体复合物结构的可用性的阻碍。以激酶药物发现为例，我们通过使用模板对接可用ChEMBL分析数据的激酶化合物子集生成激酶配体复合物数据来解决这个问题。为了评估创建的复杂数据的好处，我们使用它来训练一个基于结构的E(3)不变图神经网络。我们的评估表明，与单独考虑配体或药物-靶标相互作用模型相比，考虑合成结合姿势的模型可以以更高的精度预测结合亲和力。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.4c00055DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jcim.4c000556.【药物-靶标相互作用预测】基于人工智能的药物-靶点相互作用预测方法(DTIs)旨在快速、经济地探索可靠的候选药物靶点，以加速药物开发过程。然而，目前的方法往往受到药物分子拓扑规律的限制，难以推广到更广阔的化学空间。此外，使用相似度来测量DTI网络链路往往会引入噪声，导致错误的DTI关系并影响预测精度。为了解决这些问题，本研究提出了一种自适应迭代图优化(AIGO)-DTI预测框架。该框架通过设计官能团提示符和图编码器，整合原子簇信息，增强分子特征，优化DTI关联网络的构建。进一步，将图结构优化问题转化为节点相似度学习问题，利用多头相似度度量函数迭代更新网络结构，提高DTI信息质量。实验结果表明，AIGO-DTI在多个公共数据集和标签反转数据集上表现优异。案例研究、分子对接和现有研究验证了其有效性和可靠性。总体而言，本文提出的方法可以构建全面可靠的DTI关联网络信息，为DTI预测提供新的制图和优化策略，有助于高效的药物开发和降低靶点发现成本。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.4c00584DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jcim.4c00584上下滚动查看更多药企动态2024年5月17日【康龙化成】康龙化成以1.02亿美元出售参股公司股权至强生2024年5月17日【恒瑞医药】恒瑞医药PD-1组合疗法在美推迟上市2024年5月16日【强生】超8.5亿美元！强生收购免疫学公司，囊获多款双抗2024年5月16日【安进】安进DLL3/CD3双抗获FDA批准上市2024年5月15日【新版生物安全法案】重磅！美众议院通过新版生物安全法案2024年5月15日【BMS】94%患者肿瘤实现完全缓解！FDA批准BMS的CAR-T细胞疗法一项新适应症各动态具体信息，请滑动下方文字1.【康龙化成】5月17日，康龙化成披露一则关于出售境外参股公司股权的公告。其全资子公司康龙香港投资所持有Proteologix的10.21%股权，将以约1.02亿美元（约合人民币7.25亿元）的对价，由Proteologix以合并收购的方式出售给强生。链接网址请戳我2.【恒瑞医药】5月17日，Elevar Therapeutics的母公司HLB-LS宣布收到FDA就卡瑞利珠单抗联合阿帕替尼用于一线治疗不可切除肝细胞癌（HCC）患者的新药申请（NDA）发出的完整回复函（CRL）。链接网址请戳我3.【强生】5月16日，强生宣布已经与Proteologix达成最终协议，将以8.5亿美元现金收购Proteologix，除此以外，Proteologix还有资格获得额外的里程碑付款。链接网址请戳我4.【安进】5月16日，安进宣布，FDA已经加速批准DLL3/CD3双抗Tarlatamab上市（商品名为Imdelltra），用于治疗铂类化疗期间或之后疾病进展的广泛期小细胞肺癌（ES-SCLC）。链接网址请戳我5.【新版生物安全法案】美国《生物安全法案》的推进已不可逆。最新消息显示，5月15日，美国众议院监督与问责委员会针对最新修订的《生物安全法》草案（编号：H.R.8333）召开了听证会，以决定是否将该法案推进到下一个议程。在听证会上，众议院监督和问责委员会现场投票批准了《生物安全法》。链接网址请戳我6.【BMS】5月15日，美国FDA加速批准BMS的CD19 CAR-T细胞疗法lisocabtagene maraleucel（liso-cel，Breyanzi）用于复发或难治性滤泡性淋巴瘤（FL）成人患者，这些患者先前接受过两种或两种以上的全身治疗。链接网址请戳我上下滚动查看更多会议信息2024年6月20-21日 智药邦举办2024人工智能与生物医药生态大会2024年6月27-28日 上海求实医药咨询有限公司举办ING 2024第七届免疫及基因治疗论坛2024年8月29-30日 上海求实医药咨询有限公司举办ICNS 2024 第四届中枢神经系统药物深度聚焦论坛各会议具体详情和参会方式，请滑动下方文字2024人工智能与生物医药生态大会主办方：智药邦会议时间：2024年6月20日-21日会议地点：上海会议主旨：充分介绍和讨论AI赋能生物医药领域的前沿进展、重要案例、关键问题和各方思考，加强交流与合作，加速生物制药相关技术和产业的发展。链接网址请戳我ING 2024第七届免疫及基因治疗论坛主办方：上海求实医药咨询有限公司会议时间：2024年6月27日-28日会议地点：北京会议主旨：聚焦CGT领域开发的核心问题，破除技术壁垒，推动产业不断前进，开启生物医药产业下一个风口！链接网址请戳我ICNS 2024 第四届中枢神经系统药物深度聚焦论坛主办方：上海求实医药咨询有限公司会议时间：2024年8月29日-30日会议地点：南京会议主旨：深化基础研究，提升药物开发成功率，突破技术瓶颈，并探索新疗法的前沿进展。链接网址请戳我上下滚动查看更多版权信息本文内容均由小编收集于公开的各个网络平台，发布的目的仅为了方便大家一站式了解AIDD行业信息，并未对发布源头进行真实性验证。如您发现相关信息有任何版权侵扰或者信息错误，请及时联系AIDD Pro（请添加微信号sixiali_fox59）进行删改处理。原创内容未经授权，禁止转载至其他平台。有问题可发邮件至sixiali@stonewise.cn关注我，更多资讯早知道↓↓↓

深度聚焦类器官应用与3D细胞培养论坛，OTC2024论坛合作详询：王晨 180 1628 8769文章来源：尧健生物肠道类器官：肠道类器官（intestinal organoids，IOs）可由细胞因子诱导胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESC）、多能干细胞（pluripotent stem cell，PSC）以及Lgr5阳性ISC（Lgr5+  ISC）分化而来。人类消化道疾病和其他动物不太一样，因此动物模型不能很好重现人类疾病的发展过程。培育出人类的结肠“类器官”，有助于科学家研究肠道营养运输、药物吸收、胃肠道癌症以及多种肠道疾病。2011年Spence等首次利用人PSC和ESC构建人体来源的肠道类器官，Hans Clevers等成功构建出可以长期培养的人源肠道类器官。肠道类器官经过传代培养，可以存活6个月以上，并且可以保持基因型不变。肠道类器官模型的构建是一项技术突破，活体分离的隐窝干细胞在体外培养形成立体的隐窝－绒毛结构，该过程区别于常见的肠上皮细胞体外培养，可更好地用于研究肠道干细胞的功能和肠上皮细胞的稳态。DOI：10.1172/jci.insight.86492肠道类器官模型的应用肠道类器官模型在疾病建模研究中的应用患者衍生的器官类似于组织和肿瘤的生物学特性，能够对人类疾病进行体外建模，Nature Communications发表的研究报告了一项针对患者衍生的结直肠癌类器官的大规模基于图像的表型研究，以了解支配器官形态的潜在因素。来自11位患者的结直肠癌细胞被500多种不同浓度的实验性和临床使用的小分子药物处理，从3700000多张共聚焦显微镜图像中系统地绘制了患者衍生的类器官的形态异质性以及它们对化合物扰动的反应。结果发现，由此产生的类器官表型景观主要由类器官大小、存活率和囊状与实心类器官结构的差异驱动。同时，利用多组学因素分析整合类器官形态、大小、基因表达、体细胞突变和药物活性，研究还确定了这些表型背后的生物程序和调控它们的小分子。DOI：10.1038/s41467-022-30722-9肠道类器官模型在疾病治疗药物开发中的应用肠道类器官疾病模型也可用于研究新药物的功能、药物毒性以及药物的生物利用度和组织反应性。Dekkers等研究了囊性纤维化跨膜传导调节因子膜蛋白对肠道类器官系统中药物VX-770和VX-809系列反应，结果表明这些药物可用于囊性纤维化胃肠道疾病的治疗。DOI：10.1126/scitranslmed.aad8278肠道类器官在药物转运方面的研究小肠是药物吸收的主要部位，具有更强的上皮通透性和更大的表面积。因此，建立一个能够高度模拟小肠生理结构和功能的体外模型，将为药物吸收和排泄的评价提供可靠工具。BCRP作为一种外排转运蛋白，在小肠和结肠的顶端上皮中高度表达，研究结果显示，近、中、远段小肠隐窝和绒毛中BCRPmRNA水平存在差异。因此，在研究BCRP介导的类器官药物转运时，宜选择小肠近端到中段的部位。BCRP的荧光探针底物Hoechst 33342已被用于肠道类器官中药物转运的研究。BCRP抑制剂YHO13177显著降低了肠道类器官中Hoechst 33342的荧光强度，表明肠道类器官是筛选BCRP特异性抑制剂的敏感工具。DOI：10.1080/10717544.2017.1381199肠道类器官在精准医学方面的研究肠类器官培养体系的成功建立，为研究肠道疾病，如囊性纤维化病(cystic fibrosis, CF)、炎症性肠病、肠道损伤再生和肠癌等，带来极大的方便，将会成为个体化医疗(personalized medicine)的有力工具。肠道上皮细胞对各种药物和放疗射线非常敏感, 经常是各种药物副作用的靶点，在临床研究前有必要提前预知各种药物和疗法对肠道上皮细胞的影响，但是由于患者个体差异巨大, 同样的剂量用于不同的患者，产生的副作用完全不能预期。有了个体化的类器官之后，就可以通过类器官对药物和疗法的反应来推断出某个病人对该治疗手段的反应和可能发生的副作用。总结肠道类器官打破了传统动物模型和细胞模型在体外研究中的局限性，再现了干细胞复杂多变的增殖分化、稳态自我更新以及损伤后再生的病理生理过程，打开了新型多细胞互作的仿生微器官研究大门，推动了肠道疾病发病机制、药物靶点和器官再生的研究，显示出巨大的应用前景。而单细胞测序、空间转录组学、小分子标记探针影像等新兴技术的发展将会把肠道类器官的研究推向更深更广的维度。肺类器官：肺是由一个高度分支的管道系统组成的复杂器官，能够参与各种重要的生理过程，包括气体交换和免疫防御，同时肺也是病毒、细菌等病原体感染和损伤的重要靶器官。类器官可用于模拟人体器官发育和各种疾病的病理变化，而肺类器官的兴起对研究肺部疾病有着很重要的意义。肺类器官的研发历程1987年，Jennings等首次培养出可在体外维持原始细胞特性的Ⅱ型肺泡上皮细胞。1991年，Kopf-Maier等首次利用肺癌细胞构建类似于原始组织的类器官结构。2013年，Barkauskas等发现AT2细胞是成人肺中的干细胞，并将AT2细胞接种至3D共培养系统，最终培养出具有肺成纤维细胞的“肺泡球”结构。2017年，Tan等首次以成人来源的细胞培养类器官，结果证明，将成人的支气管上皮细胞、肺成纤维细胞和肺微血管内皮细胞放置在恰当的三维组织培养环境中，细胞将迅速自排列成为离散的上皮和内皮结构，且在结构与功能上具有稳定性。肺类器官的构建目前，肺类器官的构建主要来源于成熟肺组织分离的上皮干/祖细胞和人类多能干细胞。前者包括基底祖细胞、Club 细胞和 AT2 细胞，后者包括胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）。其中，以ESCs和iPSCs为主的人类多能干细胞最常被用于体外研究人的肺部生理学和病理学。肺类器官的应用疾病研究当前已经利用肺类器官对多种肺部相关疾病开展了研究。肺癌作为一种高死亡率的疾病，需要一种体外模型进行相关研究。研究人员通过诱导小鼠和人多能干细胞源性肺上皮细胞建立了体外类器官,以模拟早期肺腺癌。通过实验发现，表达致癌KRAS的AT2细胞中成熟谱系识别的基因的表达水平减少，这表明了在揭示致癌KRAS表达的早期后果方面, 类器官具有实用性。DOI: 10.1016/j.stem.2020.07.022.在肺部疾病中, SARS-CoV-2引起的肺部感染是目前被全球广泛关注的一类疾病。肺类器官，特别是肺泡II型细胞，表达ACE2, 对SARS-CoV-2具有易感性。TIWARI等利用培养的肺类器官来研究病毒如何与各种器官系统相互作用。通过实验发现肺类器官能够在细胞膜上表达ACE2和TMPRSS2，而它们能够与SARS-CoV-2的刺突蛋白结合, 继而引起感染。DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.02.005.药物筛选早期的类器官模型需要大量的起始细胞，不适于高通量筛选，且经常会呈现出较低的体外活力。随着多能干、祖细胞分离技术的发展，目前研究人员能够研发出重复性高、寿命长的类器官。肺类器官拥有模拟人类肺部的生理条件，且具有与人体器官相似的细胞组成和功能结构。因此肺类器官为药物筛选提供了更加便捷的筛选平台。HAN等利用培养好的类器官模拟COVID-19肺部感染中的炎症变化，通过RNA-seq证实了病毒感染，随后对几种抑制SARS-CoV-2的药物进行了高通量筛选, 并确定了包括伊马替尼在内的几种抑制剂。这表明，经过SARS-CoV-2感染的hPSC-LOs（人类多能干细胞肺器官模型）可作为高通量筛选模型,为新冠肺炎候选治疗药物的快速、高效筛选提供了可能的途径。DOI: 10.1038/s41586-020-2901-9.毒理评价类器官与微流控细胞芯片的结合也是一种新趋势，它不仅拥有器官特定功能，能够模拟器官的生长发育过程，还能精准调控发育过程中的信号分子，做到了实时检测。ZHANG等人设计了一种3D人肺芯片模型，并应用该芯片模型评估纳米毒性，研究纳米颗粒暴露引起的细胞反应。通过对不同类型的纳米颗粒进行测试，证明了3D人肺芯片模型可作为毒理评价可靠的实验平台。未来类器官与微流控芯片的结合为研究有毒污染物、环境污染物以及化学污染物的影响提供了一个高效的体外模型。DOI: 10.1039/c8tx00156a.总结肺类器官在当前研究中展现出极大优势：打破传统细胞和动物模型在研究中的局限性，规避了临床研究中存在的伦理问题，是替代传统研究模型的更优选择；包含肺器官内的多种细胞类型，与源器官高度相似，且拥有遗传稳定性，这些特性均提示其巨大的研究应用前景。然而，其应用仍存在一定局限性：与传统动物模型相比，肺类器官缺乏细胞多样性、功能性的血管系统、神经系统及免疫系统。为减少肺类器官的弊端，共培养、基因编辑、类器官芯片等新兴技术已被应用于类器官的研究中：如通过类器官与免疫细胞的体外共培养来提高类器官的复杂性；结合3D打印和类器官芯片开发与人类系统的生理和病理更加相似的平台；应用单细胞测序技术在高分辨率下对病毒-宿主相互作用进行深入研究；以及应用基因组测序和基因编辑来探索病毒感染期间的基因型-表型相关性。随着肺类器官及相关技术的不断优化，相信不久的将来，其可在相关研究中发挥出更大潜能。脑类器官：脑类器官（Brain organoids）是诱导多能干细胞（Induced pluripotent stem cell,iPSCs）在模拟大脑发育环境的培养液中分化产生的类似人脑的三维组织。脑类器官的功能主要是通过神经元的电化学信号传导来实现的，不同的脑类器官在结构上和功能上有所差异，但它们共同协同工作，确保人体正常运转。脑类器官可以用来研究发育、疾病或药物效果，为研究和理解大脑功能及神经疾病的发生提供了前所未有的机遇。DOI: 10.1038/s41418-020-0566-4脑类器官的发现人脑类器官的培育，最早是2008年来自日本的科学家Yoshiki Sasai团队发现来源于干细胞自发组织的神经球中，可以产生皮层样结构，并包含有皮层祖细胞和功能神经元。到2013年，Lancaster研究团队利用matrigel来模拟发育中大脑周围的组织，并使用旋转生物反应器来帮助营养的吸收和氧气的扩散，同时在这样持续的3D悬浮培养中添加用于神经发育的生长因子，获得了更复杂的细胞组成和结构。这也是第一次正式提出3D人脑类器官的概念。脑类器官的应用脑类器官作为一种新兴的体外培养技术，不仅可以在体外重现大脑早期发育过程，用于研究不同脑区或脑与其他组织间的相互作用，还可以帮助我们了解脑发育和谱系演化过程，探索人脑进化及其特有的调控机制，开展神经系统疾病的建模和体外药物筛选。疾病建模研究人员使用源自原发性小头畸形患者的hiPSCs生成了脑类器官，该患者携带小头畸形基因CDK5RAP2截短突变。与对照组相比，从这些细胞生长的脑类器官明显小于同基因对照，并且在较年轻的发育阶段含有更多神经元，表明神经发生过早。研究发现，CDK5RAP2功能的丧失导致祖细胞分裂模式过早从对称分裂转变为不对称分裂，导致神经发生过早，干细胞库耗尽，最终导致小头表型。这项研究首次展示了大脑类器官的疾病建模能力。DOI: 10.1038/nature12517药物筛选阿尔茨海默病（AD）是一种多因素疾病，由于其复杂的发病机理，开发治疗AD的有效药物一直很困难。研究人员使用来自11位患者的iPSC培养的1300个脑类器官建立了高通量筛选系统，通过测试部分FDA批准的可通过血脑屏障的药物来寻找可以治疗AD的有效药物。研究人员发现所有候选药物在减少Aβ或tau沉积以及增强或维持神经元细胞活力方面都在一定程度上有效。结果表明研究人员通过整合人类iCOs（人iPSC衍生的脑类器官）的数学建模和病理性状，成功验证了基于网络的药物筛选平台。DOI: 10.1038/s41467-020-20440-5探索人类大脑发育调节机制研究人员通过对不同分化时间点的视网膜发育及视网膜类器官进行scRNA-seq，揭示了控制人类视网膜发育的转录网络，鉴定出了视网膜祖细胞及七种主要视网膜细胞类型的特征, 确定了人类和小鼠视网膜发育过程中基因表达的物种特异性模式，并发现ATOH7在晚期视网膜形成过程中促进光感受器细胞分化的作用。以上研究说明，脑类器官与scRNA-seq技术的融合，可用于解析不同物种发育路径和差异，发现人类特有基因和细胞类型，探索大脑发育调控机制。DOI: 10.1016/j.devcel.2020.04.009总结虽然脑类器官可模拟大脑发育的细胞、分子及功能特征,受限于长期健康培养的技术难度,目前体外构建的脑类器官在有限的培养时间内,主要仍仅能表征胚胎脑的特征。对于具备更复杂、成熟神经网络的脑类器官构建，目前仍需进一步探索。其中，功能性血管化脑类器官的构建，有望为促进脑类器官长期发育提供支撑。总之，脑类器官的构建和应用仍将是未来生命科学的重要科学问题。随着各领域技术的发展，脑类器官会更接近人类大脑，会在疾病模拟、药物筛选、基因治疗等方面发挥更为重要的作用。参考文献：1.Uchida H, Machida M, Miura T, Kawasaki T, Okazaki T, Sasaki K, Sakamoto S, Ohuchi N, Kasahara M, Umezawa A, Akutsu H. A xenogeneic-free system generating functional human gut organoids from pluripotent stem cells. JCI Insight. 2017 Jan 12;2(1):e86492.2.Betge J, Rindtorff N, Sauer J, Rauscher B, Dingert C, Gaitantzi H, Herweck F, Srour-Mhanna K, Miersch T, Valentini E, Boonekamp KE, Hauber V, Gutting T, Frank L, Belle S, Gaiser T, Buchholz I, Jesenofsky R, Härtel N, Zhan T, Fischer B, Breitkopf-Heinlein K, Burgermeister E, Ebert MP, Boutros M. The drug-induced phenotypic landscape of colorectal cancer organoids. Nat Commun. 2022 Jun 6;13(1):3135.3.Dekkers JF, Berkers G, Kruisselbrink E, Vonk A, de Jonge HR, Janssens HM, Bronsveld I, van de Graaf EA, Nieuwenhuis EE, Houwen RH, Vleggaar FP, Escher JC, de Rijke YB, Majoor CJ, Heijerman HG, de Winter-de Groot KM, Clevers H, van der Ent CK, Beekman JM. Characterizing responses to CFTR-modulating drugs using rectal organoids derived from subjects with cystic fibrosis. 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Han Y, Duan X, Yang L, Nilsson-Payant BE, Wang P, Duan F, Tang X, Yaron TM, Zhang T, Uhl S, Bram Y, Richardson C, Zhu J, Zhao Z, Redmond D, Houghton S, Nguyen DT, Xu D, Wang X, Jessurun J, Borczuk A, Huang Y, Johnson JL, Liu Y, Xiang J, Wang H, Cantley LC, tenOever BR, Ho DD, Pan FC, Evans T, Chen HJ, Schwartz RE, Chen S. Identification of SARS-CoV-2 inhibitors using lung and colonic organoids. Nature. 2021 Jan;589(7841):270-275.8. Zhang M, Xu C, Jiang L, Qin J. A 3D human lung-on-a-chip model for nanotoxicity testing. Toxicol Res (Camb). 2018 Aug 11;7(6):1048-1060.9. Sidhaye J, Knoblich JA. Brain organoids: an ensemble of bioassays to investigate human neurodevelopment and disease. Cell Death Differ. 2021 Jan;28(1):52-67.10. Lancaster MA, Renner M, Martin CA, Wenzel D, Bicknell LS, Hurles ME, Homfray T, Penninger JM, Jackson AP, Knoblich JA. Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature. 2013 Sep 19;501(7467):373-9.11. 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研究背景目前，第二代竞争性AR配体结合结构域（LBD）靶向拮抗剂主要用于CRPC的临床治疗，包括恩扎卢胺和阿帕鲁胺。尽管这些药物最初有效，耐药性不可避免地产生，已成为抗前列腺癌治疗的挑战。多种可能导致耐药的机制被发现，包括AR的扩增和过表达、AR LBD点突变和AR剪接变异体（AR-Vs）。特别是AR-V7是最广泛表征的AR-Vs之一，缺乏LBD，并被确定为在CRPC中促进AR转录的一个关键雄激素非依赖驱动因子。相应地，目前批准的所有AR LBD靶向药物都被认为在表达AR-V7的CRPC中表现出有限的疗效。最初作为CYP17A1抑制剂开发的Galeterone后来被发现具有诱导AR/AR-V7降解的能力，但遗憾的是，其特异性有限，降解活性较弱。鉴于甾体配体有可能与其他核激素受体发生交叉反应，在进一步开发Galeterone衍生物时应严格考虑脱靶效应。此前，Miller的小组报告称，通过用在比卡鲁胺中发现的芳基丙酰胺部分取代类固醇核心，鉴定了一系列口服生物可利用的非甾体AR/AR-V7降解剂，其在体外和体内对各种恩扎鲁胺耐药细胞显示出前所未有的活性。代表性化合物UT-34，尽管来源于LBD靶向拮抗剂比卡鲁胺，但可以与AR N-末端结构域（AR-NTD）结合。从结构上讲，目前报道的大多数AR/AR-V7降解调节剂由亲脂性支架组成，该支架与降解活性所必需的关键N杂环降解子相连。鉴于目前缺乏基于AR/ARV7降解的获批药物，因此需要开发新的候选药物分子。图1研究内容在本工作中，中国药科大学向华研究团队首先设计并合成了在UT系列的设计中广泛使用的含有吡唑或吲哚基的化合物19a−19k。用恩扎鲁胺、UT-34、EPI002（AR-NTD靶向拮抗剂）、ARV110和Galeterone作为对照筛选AR/AR-V7阳性22RV1细胞的抗增殖活性。如表1所示，所有测试的化合物（22a−22d，IC50值范围为2.0至40μM）都显示出比恩扎鲁胺（IC50=46.3μM）更好的抗增殖活性。其中，化合物19c、19d和19e的IC50值分别为3.7、2.0和3.9μM，它们比Galeterone更有效，支持了作者的设计理念。表1随后引入吡啶作为由乙酰胺连接体连接的杂环，通常会降低抗增殖活性，大多数化合物的IC50值超过20μM（表2）。其中，苯基A环上带有氰基的化合物（21e−22g）的抗增殖活性优于带有硝基的化合物（20a−20d）。表2为了进一步扩展杂环的类型并考察连接体类型对生物活性的影响，制备了一系列含喹啉的化合物。如表3所示，当R3位置的乙酰胺链被乙胺链取代时（22b−22e vs 24c−24f），抗增殖活性显示出显著提高。然而，那些被较长的丙胺链取代的化合物（25a−25e）的效力相对较低，这表明乙基链是最佳的连接体。其中，化合物24d（5位连接，IC50=1.3μM）和24f（7位连接，IC50=2.2μM）表现出最有潜力的活性。值得注意的是，当喹啉环被萘环取代时，活性显著降低甚至丧失（23a IC50＞50μM；23b＝19.5μM），表明含氮杂环是活性的必需基团。此外，在乙胺连接的化合物中，喹啉环取代的化合物（24c−24f）表现出比含有单环的化合物（24h−24l）更高的抗增殖活性（表3）。表3与24c−24f相比，乙胺末端氮上具有双取代杂环的26a−26e表现出较弱的活性，这表明氮上的单取代更具潜力（表4）。   表4为了进一步增强其抗增殖活性，设计并合成了27a−27g，以研究不同取代基和位置对24d喹啉环的影响（表5）。其中，喹啉环8位F原子取代的化合物27c表现出最强的抗增殖活性，IC50值为0.9±0.4μM。此外，大多数化合物对AR阴性PCa细胞（DU145）的抗增殖活性测试的IC50值均大于50μM，表明这些化合物对AR阳性PCa细胞具有良好的选择性（表5）。表5    随后作者就对化合物进行了活性测定。考虑到它们有希望的抗增殖活性，选择化合物24f、24j、24k、27a、27b和27c，通过Western Blot分析评估它们在22RV1细胞中的AR/AR-V7降解活性。如图2A所示，在超过10μM浓度化合物处理后，AR/AR-V7蛋白水平显著降低，而恩扎鲁胺没有表现出降解活性。化合物27c有效诱导AR/AR-V7蛋白对22RV1细胞的进一步剂量曲线研究显示，27c在20μM时诱导AR和AR-V7几乎完全降解，对AR和AR-V7的DC50值分别为2.67和2.64μM（图2C）。鉴于其显著的抗增殖活性和AR/AR-V7降解能力，因此选择最有效的化合物27c作为后续体外和体内研究的候选化合物。图2为了进一步探索27c对其他PCa细胞的影响，进行了27c在AR阳性LNCaP细胞中的降解和抗增殖活性。如图3A 27c所示，以剂量依赖的方式显著诱导AR降解。时间进程研究显示，27c诱导AR降解具有时间依赖性，6小时后观察到AR显著降低（图3B）。值得注意的是，如图3D所示，恩扎鲁胺和27c对正常人肝L02细胞均无抑制活性，IC50值超过100μM，对于LNCaP有比Galeterone更优的活性，这意味着AR降解有助于27c对AR阳性细胞系的抗增殖活性。   图3为了进一步研究27c降解AR/AR-V7的机制，对用核糖体抑制剂环己酰亚胺（CHX）处理的22RV1细胞中的AR/AR-V7.的蛋白质印迹分析表明，27c加速了AR和AR-V7的降解（图4A，B）。图4虽然AR-V7不具有LBD区域，作者想知道27c是否也能与AR的其他区域结合，然后诱导AR-V7降解。由于NTD被认为是AR的另一个重要分子靶区。先前，进行表面等离子体共振（SPR）来测量AR-NTD和27c的相互作用。将AR-NTD蛋白（重组6His，MET1-GLN556）和27c添加到Biacore芯片中，并测量SPR。可以清楚地看到，当芯片负载AR-NTD蛋白时，27c使光谱发生了偏移（图5）。这一结果证实了27c与AR-NTD的相互作用。   图5为了验证27c诱导的降解是否与泛素-蛋白酶体途径有关，作者用硼替佐米（一种蛋白酶体抑制剂）处理22RV1细胞。如图6所示，用硼替佐米联合处理显著逆转了27c诱导的22RV1细胞中AR和AR-V7的降解，表明27c可以通过蛋白酶体途径诱导降解。图6作为核受体超家族的一员，AR与其他类固醇受体具有高度序列同源性。为了检查靶点选择性，在用不同剂量的27c处理24小时的22RV1细胞中检测到ER或MR的蛋白质水平。如图7所示，即使在20μM的高剂量下，ER和MR的蛋白质含量也几乎没有变化。总之，这些数据有力地证实了27c以蛋白酶体依赖的方式选择性降解AR/AR-V7。   图7先前的一项研究表明，Galeterone通过E3连接酶MDM2诱导AR/AR-V7的降解，据报道，众所周知的MDM2/p53相互作用拮抗剂Nutlin3可以上调MDM2蛋白的表达。因此，为了确定27c和E3连接酶MDM2之间的相关性，用Nutlin3处理22RV1细胞，这加剧了AR/AR-V7的降解（图8）。分子对接进一步表明，27c主要通过与氨基酸GLN55和LYS90的相互作用，很好地适应MDM2的表面（图8）。这些结果表明，E3连接酶MDM2可能在27c诱导的AR/AR-V7降解中协同作用。图8当AR被内源性配体激活时，它二聚化并易位到细胞核，在那里它与DNA结合并调节相关靶基因的表达。免疫荧光测定显示，27c处理后，细胞核定位以及AR和AR-V7的表达都显著降低（图9）。   图9对AR信号通路转录活性的影响。为了检测对AR信号通路转录活性的影响，作者通过RNA测序分析评估了27c对22RV1细胞转录组的影响。显然，一系列AR激活的基因被抑制了（图10）。图10作者还基于用10μM27c处理的22RV1细胞的转录谱进行了GSEA。GSEA显示，AR信号通路的基因和调节基因被27c抑制（图11）。接下来，作者通过定量实时聚合酶链式反应（qRT-PCR）检测了三个典型的AR下游调控基因（KLK3、TMPRSS2和KLK2）。一致地，27c剂量依赖性地抑制这些基因的mRNA表达水平（图11）。所有这些数据都表明27c可以抑制AR信号通路。此外，用5或10μM 27c处理22RV1细胞12h。作者发现27c不影响AR和AR-V7的mRNA表达。   图11为了评估27c对CRPC细胞克隆活性的影响，作者将22RV1细胞暴露于恩扎鲁胺或27c中2周。实验证明27c以剂量依赖性方式显著降低22RV1细胞集落数量（图12）。随后，使用流式细胞术研究了27c对22RV1细胞周期分布的影响。如图12所示，用27c处理的G0/G1期22RV1细胞的数量分别增加。图12然后，通过Annexin V-FITC/PI染色测定检测用化合物27c处理后22RV1细胞的凋亡诱导。用化合物27c处理后，22RV1细胞的凋亡率分别增加（图13）。此外，作者还使用蛋白质印迹分析来研究27c诱导22RV1细胞凋亡的能力。如图13所Bcl-2和Bcl-xL的蛋白质水平以浓度依赖性的方式降低。此外，RNA测序数据的GSEA显示，内源性凋亡信号传导的基因被27c上调（图13）。这些结果表明，化合物27c以剂量依赖的方式诱导了22RV1细胞的显著G0/G1细胞周期停滞和凋亡。   图13为了评估27c的药代动力学特性，对27c的体外和体内药代动力学研究进行了研究，结果分别如图14和表5所示。在体外稳定性研究中，27c在小鼠血浆中表现出良好的稳定性，孵育60分钟后保留率没有显著变化。如图14和表6所示，大鼠单剂量静脉注射5mg/kg后，27c表现出可接受的稳态分布体积（2.51L/kg）和中等半衰期值（1.39 h）的合理暴露。此外，在大鼠单剂量口服50mg/kg后，27c也表现出良好的血浆浓度曲线，并伴有中等半衰期值（2.16h）的合理暴露。这些结果表明，27c具有中等的药代动力学特性，适合进一步研究。图14表6为了评估27c在体内的PCa抑制活性，作者建立了22RV1细胞皮下异种移植到NSG小鼠中的肿瘤模型。当肿瘤体积达到平均大小时，对小鼠进行阉割。在肿瘤显示出再生趋势后，给小鼠施用载体对照、30mg/kg恩扎鲁胺、30mg/kg阿比特龙或30mg/kg 27c，持续21天，每天一次。与对照组相比，恩扎鲁胺组和阿比特龙组在体重、肿瘤体积和生长率方面没有显著差异。然而，27c组的肿瘤体积和生长率显著降低（图15）。此外，当小鼠用10 mg/kg 27c给药3天时，肿瘤组织中AR和AR-V7的蛋白质水平降低，凋亡细胞数量显著增加（图15）。图15与对照组相比，27c组的肿瘤生长抑制率达到63%，表明27c可以抑制去势后22RV1前列腺肿瘤的生长。此外，治疗组的心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏的HE染色在组织学检查中没有显示任何大体器官异常（图16）。所有这些数据提供了27c可以在体内克服mCRPC中存在的AR拮抗剂耐药性。   图16研究结论作者开发了新一代单价AR/AR-V7双降解剂，将Galeterone的类固醇核心替换为源自恩杂鲁胺的配体部分。对55种N-杂环取代化合物的系统SAR研究确定了最有前景的27c，其在LNCaP和22RV1细胞中显示出优异的抗增殖活性和有效的AR/AR-V7降解活性。作者研究了27c可能与MDM2相互作用并通过泛素-蛋白酶体系统降解AR/AR-V7的降解机制，并有效抑制AR/AR-V7.核转位和AR信号通路相关基因的表达。27c对22RV1细胞的ER和MR没有降解作用，表明27c对核受体具有良好的选择性。此外，27c在体外和体内都具有可接受的药代动力学特性，并在恩扎鲁胺耐药的22RV1异种移植物模型中表现出显著的肿瘤消退。治疗组的心、肝、脾、肺和肾的HE染色在组织学检查中没有显示任何大体器官异常。这些发现表明了了27c作为单价AR/AR-V7双降解剂在表达AR剪接变异体的晚期前列腺癌中克服耐药性的潜在效用。作者：郑一榕校审：周金明编辑：郑一榕时间：2024年4月22日参考文献Maoxu Xiao et al, Hua Xiang. Structure–Activity Relationship (SAR) Studies of Novel Monovalent AR/AR-V7 Dual Degraders with Potent Efficacy against Advanced Prostate Cancer Maoxu Journal of Medicinal Chemistry 2024 67 (7), 5567-5590. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.3c02177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↓