趋化因子 CXCL12 中性配体-LIT927--有望治疗炎症疾病

　　我们知道，当趋化因子与相应的受体结合后，可以控制免疫细胞在组织器官和循环系统中迁移路径，从而到达受感染部位并执行清除感染源、消灭异常增殖细胞、促进伤口愈合等功能。此外，趋化因子还参与胚胎期免疫系统、循环系统和中枢神经系统的形成和发育^[1]。

　　当前已报道的趋化因子在功能上具有一些共同的特征，比如分子量小（约 8 -14 KDa），有四个位置保守的半胱氨酸残基以保证其三级结构。其中趋化因子 CXCL12 又称基质细胞衍生因子-1(SDF-1)，包括两种形式：SDF-1α/CXCL12a 和 SDF-1β/CXCL12b。研究表明，CXCL12 通过与受体 CXCR4 或 CXCR7 相互作用进而调节白细胞的定向迁移，与◥许多疾病有关，包括慢性炎症、自身免疫性疾病(红斑狼疮)、癌症、动◢脉粥样硬化、艾滋病^[1]。虽然 CXCR4 或 CXCR7 作为药物靶点被广泛的研究，然而临床实验的失败却令人失望。本研究从一个新的角度出发，通过寻找趋化因子 CXCL12 拮抗剂，进而减少 CXCL12 与相应受体的结合，从而应用于炎症疾病的治疗。

　　Regenass,P.等作者前期通过高通量筛选发现的 CXCL12 小分子配↑体-查尔酮-4（Chalcone-4，1），其可以通过与 CXCL12 结合，进而阻断 CXCL12 与 CXCR4 的结合。然而，化合物 Chalcone-4 存在一些致命的缺点：（1）水溶性差（2）分子中存在 Michael 加成受体，容易与巯基发生反应（3）在气道嗜酸细胞增多症的过敏性哮*小鼠模型中，口服无效，因此阻碍了其进一步的药物研发。本文针对化合物 Chalcone-4的缺点从四个角度进行※结构优化：（1）探索 A 环取代基的♂影响；（2）探索 B 环取代基的影响；（3）母核替换的影响；（4）增加分子的刚性。经过大量的结构优化，获得了含有嘧啶酮结〓构的全新 CXCL12 拮抗剂 LIT-927（57），其不仅水溶性优于 Chalcone-4，而且不包含 Michael 加成受体。该化☆合物和 Chalcone-4 均能够减少气道嗜酸细胞增多症的过敏性哮*小鼠模型中嗜酸性粒细胞的聚集。值得注意的是，LIT-927是在口服给药后显示抑制活性的药物。

图1. 化合物 Chalcone-4 的构效关系研究

　　化合物 Chalcone-4（1）是报道的 CXCL12 有机小分子拮抗剂◆，作者通过四个方面的结构优化：（1）A 环的变动；（2）B 环的变动；（3）中间母核部分的变动；（4）通过电子等排的策略增加分子的刚性，同时又保↙持分子的构象不变。所有合成的化合物采用基于FRET的结合力实验测试与 CXCL12 蛋白的结合力。将活性较好的几个化合物进行溶解度和稳★定性的评价，结果如图2所示，化合物 LIT-927（57）的综合性质全优，其 Ki 值为 267nM，在 PBS 中的溶解度为∑ 36.4 μM，优于化合物 Chalcone-4。

图2.代表性化合物的溶解性和稳定性评价

　　挑选 6 个代表性的化合物进行体内抗炎效果的评价。选用气道嗜酸细胞增多症的过敏性哮*小鼠模型，每种化合物（300 nmol／kg，10% pBs/CDX）通过鼻腔途√径给药，测试结果如图 3 所示。化合物 6 虽然溶解度较差，但其产生了一定的效果，减少了 36% 嗜酸性粒细胞的渗㊣　入，与化合物 1 相当。而化合物 45, 65和67 没有产生效果，因此后续将不对这三个化合物进行研究。有意思的是，化合物 50和 57在体外与它们具有相似的活性，但在体内却拥有较好的活性，分别减少了 39% 和 48% 嗜酸性粒细●胞的渗入（图3A）。挑选化合物 57 作为先导化合物进行研究，化合物 57 在该模型中的体内 IC₅₀为 310 nmol/kg，而化合物 1 由于溶解度较差，因此其 IC₅₀大于 500 nmol/kg（图3B）。

图3. 化合物对气道嗜酸细胞∩增多症的过敏性哮*小鼠模型体内抗炎活性的评价

　　鉴于化合物 57 是一个含有嘧啶酮结○构的全新分子，又进一步进行了三方面的评价：（1）嘧啶酮结构的 Michael 加成受体反应活性；（2）与 CXCL12 的结合活性；（3）对其它趋化因子的选择性。化合物 57 和 1 的 Michael 加成受体反应活性采用加入 GSH 的方式进行评价，LC-MS 分析︽显示化合物 57 的反☉应活性明显低于 1。结合力实验测试表明，化合物 57 与 CXCL12 的解离平衡常数（Kd）为 780 nM，与之前采用 FRET 实验测得的 K_i值（267 nM）在同一数量级。选择性评价（图5）显示，化合物 1 和 57 对其它趋化因子均具有较好◥的选择性。

图4.化合物 57和 68的结构及其活性测试

图5. 化合物的选择性测∴试

　　小M 的小思考：

　　趋化因子及其受体因特殊的生物学功能，使之成为潜在的药物靶点。其中CXCL12/CXCR4 生物轴尤其重要，广泛参与了炎症、肿瘤、病毒感染、心血管等多种病理过程。采用小分子拮抗剂或者单克隆抗体阻断这一相互作用可用于多▓种疾病的治疗。虽然基于阻断 CXCL12/CXCR4 相互作用的小分子拮抗剂有很多，但大部分研究均集中于 CXCR4 受体上。因此， Regenass,P.等作者从一个全新的角度出发，通过针对 CXCL12 去寻找小分子拮抗剂，发现了╲化合物 LIT-927 可以阻断 CXCL12 与 CXCR4 的结合，并且是在气道嗜》酸细胞增多症的过敏性哮*小鼠模型中具有口服效力的药物，未来具有应用于治疗炎症疾病的潜力。

　　参考文献

　　[1] Koenen,R. R.，et al. Therapeutic targeting of chemokine interactions inatherosclerosis. Nat. Rev. Drug Discovery 2010, 9, 141?153;

　　[2] Regenass,P.; Bonnet, D. et al. Discovery of a Locally and Orally Active CXCL12Neutraligand (LIT-927) with Anti-inflammatory Effect in a Murine Model ofAllergic Airway Hypereosinophilia. J MedChem. 2018

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