我們知道，當(dāng)趨化因子與相應(yīng)的受體結(jié)合后，可以控制免疫細胞在組織、器官和循環(huán)系統(tǒng)中的遷移路徑，從而到達感染部位，發(fā)揮清除傳染源、殺死異常增殖細胞、促進傷口愈合的功能。此外，趨化因子還參與胚胎期免疫系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的形成和發(fā)育[1]。

已報道的趨化因子在功能上有一些共同特征，如低分子量(約8-14KDa)和四個保守的半胱氨酸殘基保證其三級結(jié)構(gòu)。趨化因子CXCL12又稱基質(zhì)細胞衍生因子-1(SDF-1)，包括SDF-1/CXCL12a和SDF-1/CXCL12b兩種形式。研究表明，CXCL12通過與受體CXCR4或CXCR7相互作用來調(diào)節(jié)白細胞的定向遷移，與多種疾病有關(guān)，包括慢性炎癥、自身免疫性疾病(紅斑狼瘡)、癌癥、動脈粥樣硬化和艾滋病[1]。雖然CXCR4或CXCR7作為藥物靶點被廣泛研究，但臨床試驗的失敗令人失望。在這項研究中，從一個新的角度，發(fā)現(xiàn)趨化因子CXCL12拮抗劑可以降低CXCL12與相應(yīng)受體的結(jié)合，然后將其應(yīng)用于炎癥性疾病的治療。

Regenass，p .等人發(fā)現(xiàn)了CXCL12的小分子配體-查耳酮-4，1，它能與CXCL12結(jié)合，然后阻斷CXCL12與CXCR4的結(jié)合。但是化合物查爾酮-4有一些致命的缺點：(1)水溶性差；(2)分子中存在邁克爾加成受體，易與巰基反應(yīng)；(3)口服給藥對氣道嗜酸性粒細胞增多的過敏性哮喘小鼠模型無效，這阻礙了其進一步的藥物開發(fā)。本文從四個方面對化合物查爾酮-4的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化：(1)探索了環(huán)取代基的影響；(2)探索B環(huán)取代基的影響；(3)母核置換的影響；(4)增加分子的剛性。經(jīng)過大量的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終得到了一種新的含嘧啶酮結(jié)構(gòu)的CXCL12拮抗劑LIT-927(57)，不僅水溶性比查爾酮-4好，而且不含邁克爾加成受體。該化合物和查耳酮-4都可以減少氣道嗜酸性粒細胞增多的過敏性哮喘小鼠模型中嗜酸性粒細胞的聚集。值得注意的是，LIT-927是口服后唯一顯示抑制活性的藥物。

圖一。化合物查爾酮-4的構(gòu)效關(guān)系

化合物查爾酮-4(1)是首次報道的CXCL12有機小分子拮抗劑。作者從四個方面優(yōu)化了它的結(jié)構(gòu)：(1)環(huán)A的變化；(2)環(huán)B的變化；(3)中間母核的變化；(4)電子等排策略增加了分子的剛性，而分子的構(gòu)象保持不變。通過基于FRET的結(jié)合能力測試，測試所有合成的化合物與CXCL12蛋白的結(jié)合能力。對幾個活性較好的化合物的溶解性和穩(wěn)定性進行了評價。如圖2所示，化合物L(fēng)IT-927(57)的綜合性能最好，其Ki值為267nM，在PBS中的溶解度為36.4M，優(yōu)于化合物查爾酮-4。

圖2代表性化合物的溶解度和穩(wěn)定性評估

選擇六種代表性化合物來評價體內(nèi)抗炎作用。選擇氣道嗜酸性粒細胞增多的過敏性哮喘小鼠模型，通過鼻途徑施用每種化合物(300 nmol/kg，10%pBs/CDX)。測試結(jié)果如圖3所示。化合物6雖然溶解性差，但有一定效果，減少嗜酸性粒細胞浸潤36%，與化合物1相當(dāng)。而化合物45、65、67沒有影響，所以以后不再研究這三種化合物。有趣的是，化合物50和57在體外具有與其相似的活性，但在體內(nèi)具有更好的活性，分別減少了39%和48%的嗜酸性粒細胞浸潤(圖3A)。最后，選擇化合物57作為研究的先導(dǎo)化合物。該模型中化合物57的IC50為310nmol/kg，而化合物1的IC50大于500nmol/kg，因為其溶解性差(圖3B)。

圖3。化合物對具有氣道嗜酸性粒細胞增多的過敏性哮喘小鼠模型的抗炎活性的評價。

由于化合物57是一個全新的具有嘧啶酮結(jié)構(gòu)的分子，因此進一步從三個方面進行了評價：(1)嘧啶酮結(jié)構(gòu)的邁克爾加成受體反應(yīng)性；(2)與CXCL12的結(jié)合活性；(3)對其他趨化因子的選擇性。通過加入GSH來評估化合物57和1的邁克爾加成受體反應(yīng)性。LC-MS分析表明，化合物57的反應(yīng)活性明顯低于化合物1。結(jié)合力的測試，化合物57與CXCL12的解離平衡常數(shù)(Kd)為780nM，與之前FRET實驗測得的Ki值(267nM)處于同一數(shù)量級。選擇性評估(圖5)顯示化合物1和57對其他趨化因子具有良好的選擇性。

4.化合物57和68的結(jié)構(gòu)和活性測試

圖5。化合物的選擇性測試

思考：

趨化因子及其受體因其特殊的生物學(xué)功能而成為潛在的藥物靶點。其中CXCL12/CXCR4生物軸尤為重要，廣泛參與炎癥、腫瘤、病毒感染、心血管疾病等多種病理過程。使用小分子拮抗劑或單克隆抗體阻斷這種相互作用可用于治療許多疾病。雖然有許多基于阻斷CXCL12/CXCR4相互作用的小分子拮抗劑，但大多數(shù)研究集中在CXCR4受體上。因此，Regenass，p .等人從一個全新的角度出發(fā)，尋找針對CXCL12的小分子拮抗劑，最終發(fā)現(xiàn)LIT-927可以阻斷CXCL12與CXCR4的結(jié)合，是第一個在氣道嗜酸性粒細胞增多的過敏性哮喘小鼠模型中具有口服療效的藥物，未來有潛力用于炎癥性疾病的治療。

參考

[1] Koenen，R. R .等，動脈粥樣硬化中趨化因子相互作用的治療靶向。納特。修訂版藥物發(fā)現(xiàn)2010，9，141-153；

[2]雷根納斯，p；Bonnet，d .等人在過敏氣道小鼠模型中發(fā)現(xiàn)了一種具有抗炎作用的局部和口服活性CXC l12中性配體(LIT-927)