【JACS】“一分子双靶向，抗癌力提升82%：23f化合物在AML治疗中的突破性研究”

文章标题： Discovery of Novel and Highly Potent Wee1 and HDAC Dual-Target Inhibitors for the Treatment of Acute Myeloid Leukemia 通讯作者： Hongfeng Gu, Hui Huang, Jinsong Han 文章链接： https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c01789

文章概要

急性髓性白血病（AML）是一种侵袭性极强的血液肿瘤，尽管近年来治疗手段不断进步，但靶向药物耐药性、化疗毒性及副作用仍是临床治疗的重大挑战。本研究以“合成致死”策略为基础，提出通过同时抑制Wee1激酶与组蛋白去乙酰化酶（HDAC）来增强抗癌效果，并成功设计出首个具有双靶点活性的候选小分子——化合物23f。

研究背景与设计思路

Wee1是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，调控细胞周期G2/M及S期检查点，能诱导DNA损伤细胞进入有丝分裂，导致细胞凋亡。AZD1775是首个进入临床的Wee1抑制剂，但因剂量限制毒性而终止开发。研究发现，AZD1775单药治疗会激活CHK1通路，削弱其抗增殖效果。而HDAC抑制剂可下调CHK1表达，提示二者联用具有协同抗癌潜力。

为克服联合治疗的药代动力学复杂性与成本问题，研究团队采用药效团组合策略，将Wee1抑制剂的核心结构与HDAC抑制剂的锌结合基团（ZBG）连接，设计出一系列双靶向分子。其中，23f通过在Wee1抑制剂的甲基哌嗪位点引入HDAC药效团，兼顾两者活性。

化合物筛选与优化

研究共合成了数十种候选分子，系统评估其对Wee1与HDAC1的酶抑制活性。结果显示：

• 链长为6的连接基团（23f）在Wee1和HDAC1活性上均表现优异（IC₅₀分别为1.2 nM和0.196 μM）。
• 23f在MV4–11细胞中展现出最强的抗增殖活性（IC₅₀ = 0.076 μM），比AZD1775强约3倍，比SAHA强约8倍。
• 进一步结构优化表明，HDAC部分的“帽子基团”电子密度对活性影响显著，氯代取代在Wee1结合口袋中更具空间适配性。

机制验证与体内疗效

分子对接与CETSA实验确认23f能稳定结合Wee1与HDAC1蛋白。Western blot结果显示，23f可：

• 下调CDK1磷酸化水平（Wee1下游标志物）
• 上调组蛋白H3乙酰化水平（HDAC下游标志物）
• 激活γH2A.X表达，提示DNA损伤增强
• 抑制Wee1诱导的CHK1补偿性激活，验证其协同机制

在MV4–11小鼠异种移植模型中，23f以60 mg/kg剂量经腹腔注射，肿瘤生长抑制率（TGI）高达82%，显著优于AZD1775（29%）、SAHA（37%）及其联合治疗（58%）。同时，23f未引起体重下降或器官毒性，血液生化指标（ALT、AST、BUN）正常，显示良好安全性。

药代动力学与选择性分析

在大鼠体内，23f经腹腔注射后吸收迅速，生物利用度达157.58%，半衰期为3.63小时，优于口服途径（生物利用度仅2.21%）。HDAC亚型选择性实验显示，23f对HDAC1、HDAC3、HDAC6具有较强抑制活性，与SAHA类似，表明其为广谱HDAC抑制剂。

结论与展望

本研究首次报道了Wee1/HDAC双靶点小分子抑制剂的设计与验证，23f不仅在体内外展现出卓越的抗AML活性，还通过系统的结构优化明确了影响双靶点活性的关键因素。该分子可作为进一步临床转化的先导化合物，也为多靶点抗癌药物的开发提供了重要参考。

这项工作展示了药效团组合策略在抗癌药物设计中的巨大潜力，为AML治疗开辟了新路径。未来研究可围绕23f进行结构优化、临床前安全性评估及机制深入探讨，推动其向临床应用迈进。