具有协同作用的HDAC和EZH2双靶点抑制剂的设计

大多数获批上市的药物都采用“single target single drug”策略，但是在临床使用此类药物的过程中，经常出现药物耐药性，导致药物的治疗效果出现下降。中国药科大学孔令义（点击查看介绍）和王小兵（点击查看介绍）团队，基于“dual targets single drug”的策略，设计合成了HDAC/EZH2双靶点抑制剂。

在临床上常使用两种或多种药物联合治疗，以达到提高抗肿瘤疗效的目的，同时也能在一定程度上减少耐药性。但是联合用药也存在着以下缺点：（1）患者依从性差；（2）不可预测的药代动力学特征；（3）药物-药物之间的相互作用等。在此基础上孕育而生的多靶点药物：单个化学分子同时阻断多个靶点和多个信号通路，从而产生协同作用效果，使总效应大于单效应之和，既克服了单靶点抗肿瘤药物的缺点，又继承了联合用药的协同效应。

组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases, HDACs）主要负责组蛋白的去乙酰化，HDAC的过度表达与多种疾病相关，如癌症和中枢神经系统（CNS）疾病。HDAC抑制剂作为表观遗传调节剂，显示出良好的治疗效果。多梳抑制复合物2 （Polycomb repressive complex 2, PRC2）由EZH2、EED和SUZ12三个必需的核心亚单位组成，主要负责将甲基转移到组蛋白H3的27位赖氨酸 (H3K27) 的ε-氨基上。EZH2作为PRC2的核心亚单位，已被证明在乳腺癌、肾癌、骨髓瘤、淋巴瘤等中过度表达。HDAC和EZH2抑制剂被证明是重要的表观遗传调节剂，它们被单独用于治疗外周T细胞淋巴瘤、皮肤T细胞淋巴瘤、上皮样肉瘤等。大量研究发现HDAC抑制剂与EZH2抑制剂联合使用可以提高对一些常见血液系统恶性肿瘤的治疗效果，例如急性髓细胞性白血病、弥漫性大B细胞淋巴瘤等。

中国药科大学团队首先通过评价HDAC抑制剂SAHA和EZH2抑制剂GSK126的联合使用效果，发现两者在MV4-11细胞系上展现出较好的联合效应（图1）。

图1. SAHA和GSK126对MV4-11细胞和MDA-MB-231细胞的联合治疗

根据GSK126与PRC2的晶体结构发现，有两个位置是朝向溶剂暴露区（图2B，红色箭头所示），在这两个位置引入HDAC药效团异羟肟酸（图2C，D），得到了27个化合物。

图2. EZH2/HDAC双靶点抑制剂的设计。

其中化合物20在体外展现出最好的抗肿瘤细胞增殖活性，尤其是对于急性单核白血病细胞MV4-11展现出最佳的抗增殖活性（IC₅₀ = 0.17 μM），优于HDAC和EZH2两者的阳性药物联用：SAHA + Tazemetostat (IC₅₀ = 0.68 μM), SAHA + GSK126 (IC₅₀ = 0.40 μM), SAHA + C24 (IC₅₀ = 0.59 μM)。相对于HDAC其他亚型来说，化合物20在体外对于I类的HDAC亚型展现出较好的抑制活性，对于PRC2也展现出较好的体外酶抑制活性（IC₅₀ = 0.059 μM）。化合物20在小鼠体内也展现出了较好的抗肿瘤活性，在高浓度处理组中，化合物20展现出优于两种阳性药联合治疗的抗肿瘤效果。

图3. 化合物20体内抗肿瘤活性评价

进一步的机制研究表明，化合物20能够提高细胞内组蛋白的乙酰化水平，同时能够降低细胞内H3K27me3的表达水平。通过WB以及流式细胞分析发现，化合物20能够以凋亡的方式诱导细胞死亡，同时能够诱导细胞发生G1期的细胞周期阻滞。

这一成果近期发表在Journal of Medicinal Chemistry 上，硕士研究生陆德华为第一作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Histone Deacetylase and Enhancer of Zeste Homologue 2 Dual Inhibitors Presenting a Synergistic Effect for the Treatment of Hematological Malignancies

Dehua Lu, Cheng Wang, Lailiang Qu, Fucheng Yin, Shang Li, Heng Luo, Yonglei Zhang, Xingchen Liu, Xinye Chen, Zhongwen Luo, Ningjie Cui, Lingyi Kong*, and Xiaobing Wang*

J. Med. Chem., 2022, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.2c00673

导师介绍

孔令义

https://www.x-mol.com/university/faculty/210955 

王小兵

https://www.x-mol.com/groups/cpu1604