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J. Med. Chem. 上海交通大學(xué)藥學(xué)院張翱課題組及合作團(tuán)隊(duì)在cGAS抑制劑研究中獲新進(jìn)展

來源:上海交通大學(xué)藥學(xué)院      2021-07-05
導(dǎo)讀:近日,上海交通大學(xué)藥學(xué)院張翱研究團(tuán)隊(duì)與上海藥物研究所唐煒研究團(tuán)隊(duì)合作,在靶向cGAS治療與cGAS–STING通路功能失調(diào)相關(guān)的炎癥和自身免疫性疾病的小分子抑制劑研究中獲得進(jìn)展,該工作發(fā)表在J. Med. Chem.上。

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天然免疫系統(tǒng)運(yùn)用一系列模式識(shí)別受體(PRRs)來監(jiān)視胞外危險(xiǎn)信號(hào)、胞質(zhì)的非己成分和自我損傷相關(guān)分子,從而啟動(dòng)免疫應(yīng)答。cGAS(環(huán)GMP-AMP合酶)是一種廣泛分布于細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)型PRR,可識(shí)別來源于病原體、核或線粒體的dsDNA。在結(jié)合dsDNA后,cGASATPGTP為底物合成第二信使環(huán)核苷cGAMP,后者結(jié)合并激活干擾素刺激蛋白STING,活化后的STING招募激酶TBK1,分別磷酸化下游IRF3NF-κB,最終導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子IL-6、TNFIFN-I表達(dá)增加。cGAS–STING通路的過度激活可導(dǎo)致炎癥和自身免疫性疾病的發(fā)生。因此,cGAS是一種有望治療自身免疫性疾病的新型潛在靶點(diǎn)。

近日,上海交通大學(xué)藥學(xué)院張翱研究團(tuán)隊(duì)與上海藥物研究所唐煒研究團(tuán)隊(duì)合作,在靶向cGAS治療與cGAS–STING通路功能失調(diào)相關(guān)的炎癥和自身免疫性疾病的小分子抑制劑研究中獲得進(jìn)展,該工作發(fā)表在J. Med. Chem. 2021, 64,7667-7690https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.1c00398)。

該團(tuán)隊(duì)針對(duì)現(xiàn)有絕大多數(shù)cGAS抑制劑細(xì)胞活性弱等不足,基于cGAS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用生物電子等排、側(cè)鏈延長(zhǎng)等藥化策略先后合成兩個(gè)系列小分子抑制劑III;并運(yùn)用骨架遷移策略,改變C9位取代芳基并將其遷移到C12位,合成系列IIIIV;再在IV基礎(chǔ)上進(jìn)一步分子內(nèi)重排或環(huán)化,分別得到系列VVI Figure 1)。對(duì)新化合物進(jìn)行人源THP1-Dual細(xì)胞和鼠源RAW-Lucia ISG細(xì)胞中對(duì)dsDNA刺激的cGAS信號(hào)通路抑制活性進(jìn)行測(cè)試,代表性化合物進(jìn)一步通過WBqRT-PCR檢測(cè),確證對(duì)cGAS–STING通路具有較好的抑制作用。其中,新化合物25不僅具有顯著改善的水溶性(HCl鹽:27.65 mg/mL),還具有較好的cGAS抑制活性(IC50 : 1.38 μM for THP1-Dual cells;11.4 μM for RAW-Lucia ISG cells)。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn),新化合物在THP1-Dual細(xì)胞中對(duì)cGAS具有直接靶向作用。在LPS誘導(dǎo)的急性炎癥小鼠模型上,腹腔注射化合物25顯著下降小鼠血清中的炎性細(xì)胞因子TNF-α、IL-6、IL-12的水平,顯示出良好的抗炎效果(Figure 2),具有治療炎癥和自身免疫性疾病的潛力。

Figure 1. Co-crystal of h-cGAS with compound 6, and our drug design (approach 1 and 2).

Figure 2. Inflammatory cytokine concentrations in serum of LPS-induced mice model.

論文的第一作者是張翱課題組聯(lián)培碩士生譚靜以及上海藥物所藥理研究團(tuán)隊(duì)博士生吳冰。通訊作者分別為張翱教授以及唐煒研究員和丁春勇研究員。該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海交通大學(xué)藥物化學(xué)生物學(xué)及新藥發(fā)現(xiàn)前沿研究實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)基金及創(chuàng)新藥物靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)平臺(tái)等項(xiàng)目的支持。


參考資料:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.1c00398

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