更新于：2024-11-01

PARP16

更新于：2024-11-01

基本信息

别名

ADP-ribosyltransferase diphtheria toxin-like 15、ARTD15、C15orf30

+ [8]

简介

Intracellular mono-ADP-ribosyltransferase that plays a role in different processes, such as protein translation and unfolded protein response (UPR), through the mono-ADP-ribosylation of proteins involved in those processes (PubMed:22701565, PubMed:23103912, PubMed:25043379, PubMed:34314702). Acts as an inhibitor of protein translation by catalyzing mono-ADP-ribosylation of ribosomal subunits, such as RPL14 and RPS6, thereby inhibiting polysome assembly and mRNA loading (PubMed:34314702). Mono-ADP-ribosylation of ribosomal subunits is promoted by NMNAT2 (PubMed:34314702). Involved in the unfolded protein response (UPR) by ADP-ribosylating and activating EIF2AK3 and ERN1, two important UPR effectors (PubMed:23103912). May also mediate mono-ADP-ribosylation of karyopherin KPNB1 a nuclear import factor (PubMed:22701565). May not modify proteins on arginine or cysteine residues compared to other mono-ADP-ribosyltransferases (PubMed:22701565).

关联

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2023-05-23·Cellular and molecular life sciences : CMLS

Poly (ADP-ribose) polymerases 16 triggers pathological cardiac hypertrophy via activating IRE1α-sXBP1-GATA4 pathway.

Article

作者: Xu, Jie ; Wang, Jinghuan ; Xiao, Chenxi ; Su, Zhenghua ; Meng, Chen ; Su, Haibi ; Yang, Di ; Zhu, Yizhun ; Zhong, Wen

BACKGROUNDPressure overload-induced pathological cardiac hypertrophy is an independent predecessor of heart failure (HF), which remains the leading cause of worldwide mortality. However, current evidence on the molecular determinants of pathological cardiac hypertrophy is still inadequacy. This study aims to elucidate the role and mechanisms of Poly (ADP-ribose) polymerases 16 (PARP16) in the pathogenesis of pathological cardiac hypertrophy.METHODSGain and loss of function approaches were used to demonstrate the effects of genetic overexpression or deletion of PARP16 on cardiomyocyte hypertrophic growth in vitro. Ablation of PARP16 by transducing the myocardium with serotype 9 adeno-associated virus (AAV9)-encoding PARP16 shRNA were then subjected to transverse aortic construction (TAC) to investigate the effect of PARP16 on pathological cardiac hypertrophy in vivo. Co-immunoprecipitation (IP) and western blot assay were used to detect the mechanisms of PARP16 in regulating cardiac hypertrophic development.RESULTSPARP16 deficiency rescued cardiac dysfunction and ameliorated TAC-induced cardiac hypertrophy and fibrosis in vivo, as well as phenylephrine (PE)-induced cardiomyocyte hypertrophic responses in vitro. Whereas overexpression of PARP16 exacerbated hypertrophic responses including the augmented cardiomyocyte surface area and upregulation of the fetal gene expressions. Mechanistically, PARP16 interacted with IRE1α and ADP-ribosylated IRE1α and then mediated the hypertrophic responses through activating the IRE1α-sXBP1-GATA4 pathway.CONCLUSIONSCollectively, our results implicated that PARP16 is a contributor to pathological cardiac hypertrophy at least in part via activating the IRE1α-sXBP1-GATA4 pathway, and may be regarded as a new potential target for exploring effective therapeutic interventions of pathological cardiac hypertrophy and heart failure.

2023-05-01·Microbial genomics

Assessment of ferroptosis-associated gene signatures as potential biomarkers for differentiating latent from active tuberculosis in children.

Article

作者: Dai, Xiaoting ; Hua, Jie ; He, Xiaopu ; Chen, Liang

Ferroptotic cell death is a regulated process that is governed by iron-dependent membrane lipid peroxide accumulation that plays a pathogenic role in several disease-related settings. The use of ferroptosis-related genes (FRGs) to distinguish active tuberculosis (ATB) from latent tuberculosis infection (LTBI) among children, however, remains to be analysed. Tuberculosis-related gene expression data and FRG lists were obtained, respectively, from Gene Expression Omnibus (GEO) and FerrDb. Differentially expressed FRGs (DE-FRGs) detected when comparing samples from paediatric ATB and LTBI patients were explored using appropriate bioinformatics techniques, after which enrichment analyses were performed for these genes and hub genes were identified, with these genes then being used to explore potential drug interactions and construct competing endogenous RNA (ceRNA) networks. The GSE39939 dataset yielded 124 DE-FRGs that were primarily related to responses to oxidative, chemical and extracellular stimulus-associated stress. In total, the LASSO and SVM-RFE algorithms enabled the identification of nine hub genes (MAPK14, EGLN2, IDO1, USP11, SCD, CBS, PARP8, PARP16, CDC25A) that exhibited good diagnostic utility. Functional enrichment analyses of these genes suggested that they may govern ATB transition from LTBI through the control of many pathways, including the immune response, DNA repair, transcription, RNA degradation, and glycan and energy metabolism pathways. The CIBERSORT algorithm suggested that these genes were positively correlated with inflammatory and myeloid cell activity while being negatively correlated with the activity of lymphocytes. A total of 50 candidate drugs targeting 6 hub DE-FRGs were also identified, and a ceRNA network was used to explore the complex interplay among these hub genes. The nine hub FRGs defined in this study may serve as valuable biomarkers differentiating between ATB and LTBI in young patients.

2023-02-01·The FASEB Journal

ADP‐ribose transferase PARP16 mediated‐unfolded protein response contributes to neuronal cell damage in cerebral ischemia/reperfusion

Article

作者: Xu, Jie ; Cheng, Qianwen ; Su, Haibi ; Su, Zhenghua ; Dong, Yejun ; Liu, Xinhua ; Wang, Jinghuan

AbstractIschemic stroke is known to cause the accumulation of misfolded proteins and loss of calcium homeostasis, leading to impairment of endoplasmic reticulum (ER) function and activating the unfolded protein response (UPR). PARP16 is an active (ADP‐ribosyl)transferase known tail‐anchored ER transmembrane protein with a cytosolic catalytic domain. Here, we find PARP16 is highly expressed in ischemic cerebral hemisphere and oxygen–glucose deprivation/reoxygenation (OGD/R)‐treated immortalized hippocampal neuronal cell HT22. Using an adeno‐associated virus‐mediated PARP16 knockdown approach in mice, we find PARP16 knockdown decreases infarct demarcations and has a better neurological outcome after ischemic stroke. Our data indicate PARP16 knockdown decreases ER stress and neuronal death caused by OGD/R, whereas PARP16 overexpression promotes ER stress‐mediated cell damage in primary cortical neurons. Furthermore, PARP16 functions mechanistically as ADP‐ribosyltransferase to modulate the level of ADP‐ribosylation of the corresponding PERK and IRE1α arm of the UPR, and such modifications mediate activation of PERK and IRE1α. Indeed, pharmacological stimulation of the UPR using Brefeldin A partly counteracts PARP16 knockdown‐mediated neuronal protection upon OGD/R treatment. In conclusion, PARP16 plays a crucial role in post‐ischemic UPR and PARP16 knockdown alleviates brain injury after ischemic stroke. This study demonstrates the potential of the PARP16‐PERK/IRE1α axis as a target for neuronal survival in ischemic stroke.

项与 PARP16 相关的新闻（医药）

2023-03-28

·SYNAPSE

内卷加剧？PARP7前景如何？

2022年，全球PARP抑制剂市场超过55.1亿美元。对治疗癌症以及其他慢性疾病的先进靶向疗法的需求激增，正在促进市场的增长。根据未来市场洞察(FMI)，PARP抑制剂市场的需求预计将超过84.3亿美元，在2022-2026年预测期内以11.2%的惊人复合年增长率增长。奥拉帕尼仍将是全球市场上最受欢迎的药物，到2022年占PARP抑制剂销售额的62.9%以上。FMI指出，PARP抑制剂估计占全球细胞毒性药物市场收入份额的28.5%以上。 PARP7继续内卷阿斯利康作为PARP赛道的老大哥，自然不会错过这一巨大市场，根据智慧芽新药情报库，奥拉帕利的化合物专利在2024年3月到期，用途专利在2024年11月到期。阿斯利康为构筑护城河，开发了高选择性的PARP1抑制剂AZD5305和AZD9574（入脑）。PARP酶家族亚型众多，下一代抑制剂主要针对其家族的各个亚型，同时开发新适应症（脑转移癌症、自免疾病等）。 PARP7是一种聚腺苷二磷酸核糖聚合酶，它催化adp-核糖的单个单位转移到底物上以改变其功能。PARP7是肿瘤细胞核酸感知的负调控因子。抑制PARP7在肿瘤模型中可恢复I型干扰素(IFN)信号通路对核酸的响应。恢复信号可以直接抑制细胞增殖和激活免疫系统，这两者都有助于肿瘤的消退。临床前成功的POC，以及通路已经验证过了成药性，让PARP7成为一个颇具吸引力的靶点。AZ最早关注到PARP7抑制剂的成药潜力。在智慧芽专利数据库搜索到的最早一篇PARP7抑制剂的专利来自AZ的WO2016116602 (A1)，优先权日为2015年1月，但PCT并未进入具体国家。 RBN2397结构公布加剧国内公司内卷如图2，Ribon Therapeutics以AZ的化合物为先导，设计的分子基于吡啶嗪酮核，之前通过片段筛选被确定为主要抑制monoARTs的优势结构，并用于获得PARP酶的NAD+竞争性探针，保留了哌啶酰胺的linker，继续结构优化得到RBN2397。来看一下时间线，2019.9.4，Ribon Therapeutics启动RBN-2397的一期临床研究；2019.11.7，Ribon Therapeutics的PARP7抑制剂专利公开（WO2019212937）；2020.4.28，Ribon Therapeutics在AACR会议上披露RBN-2397临床前数据，并在poster中公布其结构；国内公司也同时开启了fast follow。在智慧芽新药情报数据库搜索PARP7，可以看到众多国内公司已经纷纷参与到PARP7抑制剂的开发中。如成都百裕、南京明德、诺沃斯达、加科思、海思科、杭州英创、齐鲁、英硒智能、轩竹、誉祥、上海优理惠生、武汉人福、重庆财富生物等十几家公司，成都百裕follow的最快，其PARP7专利的最早优先权日为2020.11.27。令人奇怪的是，并未看到国外公司follow的专利公开。至于AZ为何没有推进PARP7项目，可能和市场前景关系较大，奥拉帕尼仍是全球市场上最受欢迎的PARP抑制剂药物，到2022年占PARP抑制剂销售额的62.9%以上，AZ也有奥拉帕利的迭代产品在开发中。 RBN2397的临床前景如何？ RBN-2397先进行了单药临床研究，爬坡阶段中，纳入50例患者；通过剂量方案和相对生物利用度评估测试了25毫克至500毫克的BID给药，最常见的肿瘤类型为乳腺(n=8)、肺部(n=7)和结肠(n=5)。二期推荐（RP2D）的剂量为200 mg BID，与微粉片剂一起连续给药。剂量扩大阶段中，入组患者53例；SCCL(22例)、HNSCC(17例)、HR+乳腺(14例)；RBN-2397在RP2D具有良好的耐受性，在观察到的暴露下具有生物和抗肿瘤活性。单药RBN-2397具有良好的安全性和耐受性，具体表现在以下几点。只有5例(4.9%)发生了与治疗相关的急性肺泡损伤；28例(27.2%)发生了不良事件导致的治疗中断；12例(11.7%)患者因不良事件中断治疗。与已批准的PARP1/2抑制剂相比，血液学毒性发生率较低。总体看来，RBN-2397耐受性良好，大多数AE为轻度至中度，并且在剂量递增和扩大队列研究中，初步观察到抗肿瘤活性，剂量递增:HR+乳腺癌患者1例PR，13例SD且临床获益> 4个月；扩大剂量:1例HNSCC病人缓解, 4例SD，且临床获益> 4个月。在所有评估的基线活检中均可见PARP7表达，与基质细胞相比，肿瘤细胞中PARP7表达更高。在大多数肿瘤类型的扩展队列患者中，CD8+T细胞和/或颗粒酶B表达增加，表明RBN-2397治疗后存在适应性免疫诱导，RBN-2397诱导肿瘤特异性IFN通路激活并增加免疫细胞浸润到患者肿瘤，为诱导适应性免疫反应提供了证据。这些数据证实了PARP7作为一种新的抗癌治疗靶点，并证实了RBN-2397的机制。支持了正在进行的RBN-2397联合派姆单抗(NCT05127590)和纳武利尤单抗(jRCT2031210373)的临床试验。 PARP其他亚型仍具有巨大的潜力已有17个PARP成员被报道，其中16个具有PARP催化活性。如图4所示，根据催化功能的不同，PARPs又分为多聚PARPs (PARP1、PARP2、PARP5a、PARP5b)、单ADP-核糖转移酶(PARP3、PARP4、PARP6−PARP12、PARP14−PARP16)和无催化活性的PARPs (PARP13)。其中，ADP-核糖转移酶在细胞增殖、代谢与凋亡、细胞周期调控、免疫应答等方面发挥重要作用。除了PARP1的作用外，TNKS1−2目前正在作为癌症的潜在治疗靶点进行研究，这主要是因为它们在控制Wnt/β- catenin信号通路方面的作用。TNKS1−2通过PARylation和靶向蛋白进行蛋白酶体降解来控制蛋白质复合物和蛋白质稳定性。在Wnt/β-catenin信号通路中，它们控制所谓的“β-catenin破坏复合体”，由轴蛋白、酪蛋白激酶1、腺瘤性大肠息肉病(APC)、糖原合成酶激酶3 GSK3和蛋白磷酸酶2A组成。TNKS抑制剂可用于治疗一系列癌症，包括结肠癌、肺癌、肝癌、卵巢癌、脑癌。如图5，已经开发了几种TNKS抑制剂，如化合物E744969和STP100270(结构未公开)，这些化合物已在临床研究中取得进展，即使化合物E7449表现为TNKS1−2和PARP1−2的双重抑制剂。其他TNKS抑制剂，如RK287107和OM-153正在临床前研究中进行评估。此外，PARP10抑制剂、PARP14抑制剂、PARP11抑制剂、PARP15抑制剂、PARP6抑制剂、PARP12抑制剂都在进行广泛的研究。总结 PARP抑制剂市场前景广阔，上市的第一代PARP抑制剂都是针对PARP1和PARP2的双重抑制剂，因为对PARP2的抑制会带来血液学相关毒性。AZ等公司率先开发了高选择性的PARP1抑制剂如AZD5305、AZD9574等。 PARP蛋白家族亚型众多，其他亚型的成药性也在逐步验证中。Ribon Therapeutics走在最前列，开发的PARP7和PARP14选择性抑制剂都已进入临床。其中PARP7选择性抑制剂RBN-2397目前处于临床一期，从公布的部分临床数据看，与已批准的PARP1/2抑制剂相比，血液学毒性发生率较低，且机制上支持与免疫检查点抑制剂PD1抗体的联用。然而，PARP7赛道却极其拥挤，国内多达十几家药企follow这个靶点，不乏第一梯队的biotech如加科思，传统药企齐鲁药业、CRO龙头药明康德，以及AI公司英硒智能。足以可见国内药企对这个靶点的重视，但是，根据专利所披露的结构来看，同质化极其严重，未来哪家公司能够脱颖而出仍不明朗。参考资料： 1.https://www.futuremarketinsights.com/reports/parp-inhibitors-market. 2.Gru.研发前沿|枯燥数据背后的秘密. Minions的新药研发随笔. 3.Heike Keilhack, et al. PARP7 negatively regulates the type I interferon response in cancer cells and its inhibition triggers antitumor immunity. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2021.06.018. 4.Melissa Johnson, et al. First-in-Class First-in-Human Phase 1 Trial of RBN-2397 in Patients with Advanced Solid Tumors Validates PARP7 as a Novel Anticancer Therapeutic Target.2023,ESMO,TAT. 5.Yun genxu, et al. Discovery of the Potent and Highly Selective PARP7 Inhibitor as a Novel Immunotherapeutic Agent for Tumors.J. Med. Chem. 2023, 66, 473−490. 6.Oriana Tabarrini, et al. Medicinal Chemistry Perspective on Targeting Mono-ADPRibosylating PARPs with Small Molecules.J. Med. Chem. 2022, 65, 7532−7560. 7.谁能接班奥拉帕利？智慧芽新药科讯. 8.智慧芽新药情报库.

临床研究免疫疗法

2023-03-28

·智慧芽新药科讯

内卷加剧？PARP7前景如何？

2022年，全球PARP抑制剂市场超过55.1亿美元。对治疗癌症以及其他慢性疾病的先进靶向疗法的需求激增，正在促进市场的增长。根据未来市场洞察(FMI)，PARP抑制剂市场的需求预计将超过84.3亿美元，在2022-2026年预测期内以11.2%的惊人复合年增长率增长。奥拉帕尼仍将是全球市场上最受欢迎的药物，到2022年占PARP抑制剂销售额的62.9%以上。FMI指出，PARP抑制剂估计占全球细胞毒性药物市场收入份额的28.5%以上。图1 PARP抑制剂的全球市场预测PARP7继续内卷阿斯利康作为PARP赛道的老大哥，自然不会错过这一巨大市场，根据智慧芽新药情报库，奥拉帕利的化合物专利在2024年3月到期，用途专利在2024年11月到期。阿斯利康为构筑护城河，开发了高选择性的PARP1抑制剂AZD5305和AZD9574（入脑）。PARP酶家族亚型众多，下一代抑制剂主要针对其家族的各个亚型，同时开发新适应症（脑转移癌症、自免疾病等）。图2 根据AZ的先导化合物优化得到atamparib（RBN2397）PARP7是一种聚腺苷二磷酸核糖聚合酶，它催化adp-核糖的单个单位转移到底物上以改变其功能。PARP7是肿瘤细胞核酸感知的负调控因子。抑制PARP7在肿瘤模型中可恢复I型干扰素(IFN)信号通路对核酸的响应。恢复信号可以直接抑制细胞增殖和激活免疫系统，这两者都有助于肿瘤的消退。临床前成功的POC，以及通路已经验证过了成药性，让PARP7成为一个颇具吸引力的靶点。AZ最早关注到PARP7抑制剂的成药潜力。在智慧芽专利数据库搜索到的最早一篇PARP7抑制剂的专利来自AZ的WO2016116602 (A1)，优先权日为2015年1月，但PCT并未进入具体国家。RBN2397结构公布加剧国内公司内卷如图2，Ribon Therapeutics以AZ的化合物为先导，设计的分子基于吡啶嗪酮核，之前通过片段筛选被确定为主要抑制monoARTs的优势结构，并用于获得PARP酶的NAD+竞争性探针，保留了哌啶酰胺的linker，继续结构优化得到RBN2397。来看一下时间线，2019.9.4，Ribon Therapeutics启动RBN-2397的一期临床研究；2019.11.7，Ribon Therapeutics的PARP7抑制剂专利公开（WO2019212937）；2020.4.28，Ribon Therapeutics在AACR会议上披露RBN-2397临床前数据，并在poster中公布其结构；国内公司也同时开启了fast follow。在智慧芽新药情报数据库搜索PARP7，可以看到众多国内公司已经纷纷参与到PARP7抑制剂的开发中。如成都百裕、南京明德、诺沃斯达、加科思、海思科、杭州英创、齐鲁、英硒智能、轩竹、誉祥、上海优理惠生、武汉人福、重庆财富生物等十几家公司，成都百裕follow的最快，其PARP7专利的最早优先权日为2020.11.27。令人奇怪的是，并未看到国外公司follow的专利公开。至于AZ为何没有推进PARP7项目，可能和市场前景关系较大，奥拉帕尼仍是全球市场上最受欢迎的PARP抑制剂药物，到2022年占PARP抑制剂销售额的62.9%以上，AZ也有奥拉帕利的迭代产品在开发中。表1 研发机构热力图（部分）RBN2397的临床前景如何？RBN-2397先进行了单药临床研究，爬坡阶段中，纳入50例患者；通过剂量方案和相对生物利用度评估测试了25毫克至500毫克的BID给药，最常见的肿瘤类型为乳腺(n=8)、肺部(n=7)和结肠(n=5)。二期推荐（RP2D）的剂量为200 mg BID，与微粉片剂一起连续给药。剂量扩大阶段中，入组患者53例；SCCL(22例)、HNSCC(17例)、HR+乳腺(14例)；RBN-2397在RP2D具有良好的耐受性，在观察到的暴露下具有生物和抗肿瘤活性。图3 RBN2397的一期临床方案单药RBN-2397具有良好的安全性和耐受性，具体表现在以下几点。只有5例(4.9%)发生了与治疗相关的急性肺泡损伤；28例(27.2%)发生了不良事件导致的治疗中断；12例(11.7%)患者因不良事件中断治疗。与已批准的PARP1/2抑制剂相比，血液学毒性发生率较低。总体看来，RBN-2397耐受性良好，大多数AE为轻度至中度，并且在剂量递增和扩大队列研究中，初步观察到抗肿瘤活性，剂量递增:HR+乳腺癌患者1例PR，13例SD且临床获益> 4个月；扩大剂量:1例HNSCC病人缓解, 4例SD，且临床获益> 4个月。在所有评估的基线活检中均可见PARP7表达，与基质细胞相比，肿瘤细胞中PARP7表达更高。在大多数肿瘤类型的扩展队列患者中，CD8+T细胞和/或颗粒酶B表达增加，表明RBN-2397治疗后存在适应性免疫诱导，RBN-2397诱导肿瘤特异性IFN通路激活并增加免疫细胞浸润到患者肿瘤，为诱导适应性免疫反应提供了证据。这些数据证实了PARP7作为一种新的抗癌治疗靶点，并证实了RBN-2397的机制。支持了正在进行的RBN-2397联合派姆单抗(NCT05127590)和纳武利尤单抗(jRCT2031210373)的临床试验。PARP其他亚型仍具有巨大的潜力已有17个PARP成员被报道，其中16个具有PARP催化活性。如图4所示，根据催化功能的不同，PARPs又分为多聚PARPs (PARP1、PARP2、PARP5a、PARP5b)、单ADP-核糖转移酶(PARP3、PARP4、PARP6−PARP12、PARP14−PARP16)和无催化活性的PARPs (PARP13)。其中，ADP-核糖转移酶在细胞增殖、代谢与凋亡、细胞周期调控、免疫应答等方面发挥重要作用。图4 PARP各个亚型参与蛋白质的翻译后修饰（TNKS1/2=PARP5a/5b）除了PARP1的作用外，TNKS1−2目前正在作为癌症的潜在治疗靶点进行研究，这主要是因为它们在控制Wnt/β- catenin信号通路方面的作用。TNKS1−2通过PARylation和靶向蛋白进行蛋白酶体降解来控制蛋白质复合物和蛋白质稳定性。在Wnt/β-catenin信号通路中，它们控制所谓的“β-catenin破坏复合体”，由轴蛋白、酪蛋白激酶1、腺瘤性大肠息肉病(APC)、糖原合成酶激酶3 GSK3和蛋白磷酸酶2A组成。TNKS抑制剂可用于治疗一系列癌症，包括结肠癌、肺癌、肝癌、卵巢癌、脑癌。图5 TNKS抑制剂的结构如图5，已经开发了几种TNKS抑制剂，如化合物E744969和STP100270(结构未公开)，这些化合物已在临床研究中取得进展，即使化合物E7449表现为TNKS1−2和PARP1−2的双重抑制剂。其他TNKS抑制剂，如RK287107和OM-153正在临床前研究中进行评估。此外，PARP10抑制剂、PARP14抑制剂、PARP11抑制剂、PARP15抑制剂、PARP6抑制剂、PARP12抑制剂都在进行广泛的研究。总结PARP抑制剂市场前景广阔，上市的第一代PARP抑制剂都是针对PARP1和PARP2的双重抑制剂，因为对PARP2的抑制会带来血液学相关毒性。AZ等公司率先开发了高选择性的PARP1抑制剂如AZD5305、AZD9574等。PARP蛋白家族亚型众多，其他亚型的成药性也在逐步验证中。Ribon Therapeutics走在最前列，开发的PARP7和PARP14选择性抑制剂都已进入临床。其中PARP7选择性抑制剂RBN-2397目前处于临床一期，从公布的部分临床数据看，与已批准的PARP1/2抑制剂相比，血液学毒性发生率较低，且机制上支持与免疫检查点抑制剂PD1抗体的联用。然而，PARP7赛道却极其拥挤，国内多达十几家药企follow这个靶点，不乏第一梯队的biotech如加科思，传统药企齐鲁药业、CRO龙头药明康德，以及AI公司英硒智能。足以可见国内药企对这个靶点的重视，但是，根据专利所披露的结构来看，同质化极其严重，未来哪家公司能够脱颖而出仍不明朗。参考资料：1.https://www.futuremarketinsights.com/reports/parp-inhibitors-market.2.Gru.研发前沿|枯燥数据背后的秘密. Minions的新药研发随笔.3.Heike Keilhack, et al. PARP7 negatively regulates the type I interferon response in cancer cells and its inhibition triggers antitumor immunity. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2021.06.018.4.Melissa Johnson, et al. First-in-Class First-in-Human Phase 1 Trial of RBN-2397 in Patients with Advanced Solid Tumors Validates PARP7 as a Novel Anticancer Therapeutic Target.2023,ESMO,TAT.5.Yun genxu, et al. Discovery of the Potent and Highly Selective PARP7 Inhibitor as a Novel Immunotherapeutic Agent for Tumors.J. Med. Chem. 2023, 66, 473−490.6.Oriana Tabarrini, et al. Medicinal Chemistry Perspective on Targeting Mono-ADPRibosylating PARPs with Small Molecules.J. Med. Chem. 2022, 65, 7532−7560.7.谁能接班奥拉帕利？智慧芽新药科讯.8.智慧芽新药情报库.

AACR会议临床1期专利到期

2022-05-26

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卵巢癌治疗热门药物：PARP抑制剂的作用机理解析

卵巢癌作为妇科肿瘤死亡率最高的恶性肿瘤，早期缺少明显症状，即使有症状也不特异，大部分患者在首次确诊时已是中晚期，卵巢癌的诊断5年后生存率仅为47%，死亡率与发病率的比率大于0.6，又被称为“沉默的杀手”。相关数据显示，全球每年新增卵巢癌病例接近30万，死亡人数达14万。其中2020年卵巢癌新发病例31万例，中国6万例，卵巢癌成为女性较为高发的凶险癌种，晚期卵巢癌的复发率高达85%，严重威胁着全球女性的生命健康。浸润性上皮卵巢癌5年生存期图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》但近几年来，随着多聚ADP核糖聚合酶（PAPR）抑制剂的问世和临床应用，卵巢癌的治疗进入了一个全新的治疗模式，从以往的“手术+化疗+观察等待”模式进入到了“手术+化疗+维持治疗”的全程管理模式，使得卵巢癌治疗突破瓶颈，并迈入了精准治疗时代。那么PARP抑制剂究竟是一种什么样的物质，如何发挥作用？本篇文章我们就来介绍一下PARP抑制剂及其作用机理。一、DNA损伤修复的重要机制 DNA 作为细胞生命活动最重要的遗传物质，保持其分子结构的完整性和稳定性对于细胞的存活和正常生理功能的发挥具有重要意义。而人体内的细胞DNA每天都会经历各种类型的损伤，因此这些损伤需要及时的修复才能确保人体细胞功能的正常运行。于是细胞建立了一套复杂而精确的调控机制来应对这些损伤，主要包含：单链断裂、碱基错配、碱基损伤、双链断裂、链间交联、链内交联等损伤类型。图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》当DNA出现以上各种损伤类型，细胞能启动六条修复通路来分别应对不同形式的损伤：（1）直接修复（direct repair ，DR）通路，修复O6-烷基鸟嘌呤引起的损伤（2）碱基切除修复（base excision repair，BER）通路，针对氧化还原或烷基化引起的碱基损伤（3）核苷酸切除修复（nucleotide excision repair，NER）通路，修复辐射、化学药物或蛋白-DNA 交联引起的核苷酸水平的损伤（4）碱基错配修复（mismatch repair，MMR）通路，纠正错配碱基（5）同源重组修复（homologous recombination repair，HR）（6）非同源的末端连接（non-homologous end joining，NHEJ）二、DNA损伤修复与肿瘤的发生 1.DNA损伤修复缺陷驱动肿瘤发生相较于正常组织，过度增生、增生异常及肿瘤组织中DNA损伤显著增多，增殖水平更高，凋亡基因P53失活，而驱动基因被激活，导致DNA复制压力增大及DNA 损伤尤其是双链DNA损伤增高，一方面通过ATM（ataxia telangiectasia mutated，共济失调毛细血管扩张突变）和ATR（ataxia telangiectasia and Rad3-related）等感知损伤启动DNA损伤修复机制并激活抑癌基因P53，诱导细胞凋亡；另一方面DNA损伤积累（尤其在DNA损伤修复缺陷时）引起基因组的不稳定，诱发新的促进肿瘤发生的基因突变，最终由正常组织发展为癌症。 2.DNA损伤感受器蛋白的药物靶向治疗 DDR（DNA damage response，DNA损伤应答）对修复通路的激活和细胞存活至关重要，而对多种DNA损伤做出应答的DDR感受器蛋白是启动修复的关键，PARP-1是一种关键DNA损伤感受器蛋白。图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》 3.DNA损伤信号蛋白的药物靶向治疗 DDR信号蛋白触发各种使DNA损伤信号放大和多样化的翻译后修饰和蛋白复合物装配，以便能够启动适当的应答，并且能够包括：转录变化、细胞周期检查点激活、选择性剪接、参与DNA修复过程，或在大规模损伤的背景下，激活细胞衰老和凋亡通路。以此通路为靶点的新药物的主要蛋白有：DNA-PK、ATM、ATR、CHK1、WEE1。 4.DNA损伤应答(DDR)联合策略在许多类型的癌症中，有效应对DNA损伤的能力往往会丧失，DDR抑制剂可与以其他DDR蛋白或完全不同的信号通路为靶点的药物联合使用，目的是阻断癌细胞赖以生存的多种通路。三、PARP抑制剂的作用机制近年来，合成致死已成为肿瘤治疗领域的研究热点之一，而PARP抑制剂是首个利用合成致死概念在临床上取得成功的药物。同时，由于其药效显著，在多种肿瘤尤其是难治性的乳腺癌、卵巢癌等具有出色的表现，明显提高患者的生存质量，具有广阔的应用前景。 1.合成致死疗法 DNA损伤修复机制是诺奖级别的发现，2015年，瑞典、美国、土耳其三位科学家Tomas Lindahl、Paul Modrich和Aziz Sancar因发现DNA损伤修复的获得了诺贝尔化学奖。 DNA分子损伤通常有两种形式，一种为DNA单链断裂，一种为DNA双链断裂。DNA分子的单链发生损伤时，主要由聚ADP核糖聚合酶（PARP）、XCCR1和DNA连接酶IIIa完成修复。 PARP抑制剂作用机制图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》讲到PARP势必会提到BRCA，那么BRCA是什么呢？常说到的BRCA1/2基因是抑癌基因，两个基因表达的蛋白都是细胞内用来修复DNA损伤的，对调节细胞复制、DNA损伤修复和细胞正常生长有重要作用。 PARP的作用机制：如果PARP基因被抑制，患者体内BRCA基因突变使得同源重组修复无法正常的进行，最终会使得细胞凋亡。因此，BRCA和PARP满足了合成致死的定义，当BRCA基因突变时，DNA修复途径将依赖于PARP-1酶，而PARP抑制剂使得DNA无法修复最终凋亡，患者使用PARP抑制剂有望起到杀伤肿瘤的作用。但在正常细胞中有BRCA存在仍能修复DNA使得细胞存活，所以PARP抑制剂可作为靶向药物，选择性杀死BRCA突变细胞。据药融云数据显示，2014年阿斯利康的奥拉帕利获FDA批准用于BRCA突变卵巢癌三线及以上治疗，成为全球首个按合成致死理念设计并获批的PARP抑制剂。此后多个PARP抑制剂获批上市，PARP抑制剂已成为乳腺癌、卵巢癌等疾病药物研发的热门方向，与其他疗法联合上也很有前景，是国内药企的热门研究领域。 2.PARP-1抑制剂捕获PARP-1的能力与其抑制肿瘤细胞的活性正相关 PARP抑制剂作用机制：PARP抑制剂基本为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）类似物，其分子作用机理是通过与NAD+竞争性结合PARP酶的催化域活性位点从而抑制PARP酶活性。图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》（1）PARP-1抑制剂通过与PARP-1的CAT（catalytic domain，C端催化域）竞争性结合，抑制其催化活性，使SSB（single strand break，单链断裂）得不到及时修复，产生DSB（double strand break，双链断裂）；（2）PARP-1抑制剂通过抑制PARP-1的自身PAR（poly ADP ribosylation，聚-ADP核糖基化）修饰、与CAT结合导致PARP-1变构，增强 PARP-1与损伤DNA的结合强度，将 PARP-1“捕获”于损伤DNA上，使细胞核中其他PARP-1 难以与损伤DNA结合，进一步阻断DSB的可能修复途径，促进细胞凋亡。图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》四、PARP家族分类及其主要功能 Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) ，聚腺苷二磷酸核糖聚合酶，是参与聚腺苷二磷酸核糖（poly(ADP-ribose)，PAR）合成的酶，即一种ADP-核糖通过核糖基化-核糖键相连的多聚体。 1.PARP家族分类（1）依据结构和功能的不同 ①DNA依赖性PARPs：包括PARP1，PARP2，和PARP3 ②端锚聚合酶（TankyRASe）：包括PARP5a（TankyRASe 1），PARP5b（Tankyrase2） ③CCCH（即Cys-Cys-Cys-His）PARPs：包括PARP7，PARP12，PARP13 ④macroPARPs：包括PARP9，PARP14，PARP15 ⑤其它PARPs：PARP4、 PARP10、 PARP11、 PARP6、 PARP8、 PARP16 图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》（2）依据修饰基团是ADPR单体（MAR）还是其聚合物（PAR）） ①单ADP-核糖化（mono ADP-ribosylation, MARylation）：家族中的大多数其他酶只能构建单个ADP核糖（ADPribose）单元，因此被归类为mono(ADP-ribosyl)ases（MARs），即，单ADP核糖化酶； ②聚ADP-核糖化（poly ADP-ribosylation, PARylation）：PARP家族中，PARP1、PARP2、PARP5A和PARP5B能够合成多个ADP核糖单元，即，聚ADP核糖化酶。 2.PARP家族主要功能 PARP家族包括18个成员参与许多细胞过程，它们的催化区域具有同源性，但在细胞功能中发挥的功能差异很大。图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》（1）PARP家族蛋白功能 ①细胞黏连和运动 ②精子形成 ③细胞膜及细胞核形成 ④先天免疫 ⑤转录调控 ⑥细胞应激反应 ⑦染色体结构重塑（2）病理学功能 ①促进炎症发生 ②抵抗衰老 ③肿瘤治疗的靶基因 3.最典型的PARP家族成员PARP-1 PARP-1抑制剂的靶向治疗是现阶段国内外研究的热点之一。PARP-1是最典型的PARP家族成员，在PARP家族中发挥90%以上的功能，由 1014个氨基酸残基组成，包括3个结构域，N端DNA结合域( DBD) 、中间自调节域( AD) 、C 端催化域( CAT) 。 PARP1蛋白的多种功能图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》其中N端DNA结合域包括3个锌指基序和DNA链断裂敏感元件( NLS) 。ZnⅠ，ZnⅡ识别损伤 DNA，ZnⅢ参与结构域之间的联系，活化蛋白。中间自调节域包括一个BRCA1的羧基端(DNA修复和细胞信号转导) 并有Capase-3酶切功能。C端催化域包括一个富含色氨酸-甘氨酸-精氨酸域(WGR)、α螺旋结构域(HD)ADP核糖转移酶结构域(ART)。 PARP1蛋白结构示意图图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》 PARP-1 的功能及作用机制： ①参与 DNA 损伤修复：PARP-1介导的碱基切除修复（BER）在DNA单链损伤中发挥主要作用 ②作为细胞凋亡信号 ③参与基因转录调控 PARP家族信息汇总图片来源：药融云《多聚ADP核糖聚合酶（PARP）靶点市场及研发分析报告》资料来源： [1] Postel-Vinay S , Vanhecke E , Olaussen K A , et al. The potential of exploiting DNA-repair defects for optimizing lung cancer treatment[J]. Nature Reviews Clinical Oncology, 2012, 9(3):144-155. [2] Jianfang, Liu, Tara, et al. [J]. Cell, 2018, 173(2):400-416.e11. [3] Andrea Marchetti[J]. Cancers,2022 [4] Iain A. Richard. [J]. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022 [5] Min A , Im S A . [J]. Cancers, 2020, 12(2) [6] Rouleau M , Patel A , Hendzel M J , et al. [J]. Nature Reviews Cancer, 2010 [7] Min A , Im S A . PARP Inhibitors as Therapeutics: Beyond Modulation of PARylation[J]. Cancers, 2020, 12(2) 结语：目前，PARP抑制剂作为一线维持治疗药物完成了多项Ⅲ期临床随机对照试验，疗效显著，无论是在一线维持治疗还是铂敏感复发维持治疗阶段，PARP抑制剂都能显著延长卵巢癌患者无进展生存（PFS）期。据药融云数据统计，目前国内有4种PARP抑制剂已获批上市，分别是奥拉帕利、尼拉帕利、氟唑帕利和帕米帕利。虽然这四种PARP抑制剂有着类似的抗肿瘤机制，但由于化学结构彼此相去甚远，因此药理特性存在显著的不同。充分了解PARP抑制剂的作用机理，尤其是PARP捕获，对其在其他瘤种中开展的临床研究及开发下一代PARP抑制剂并拓展其适应症将会有巨大的意义。