Tozasertib

大家好，今天分享一篇发表在Angew上的文章Global Reactivity Profiling of the Catalytic Lysine in Human Kinome for Covalent Inhibitor Development。文章的通讯作者是来自新加坡国立大学的姚少钦教授、Guanghui Tang博士和暨南大学的张志民教授。激酶是重要的治疗靶标，目前已经发展出了很多针对非保守、非催化性半胱氨酸的共价激酶抑制剂。但是这些半胱氨酸在人激酶组上面的可及性较差，且一些目标位点存在耐药性突变，所以还需要新的共价激酶抑制剂设计策略。目前也有一些针对保守催化赖氨酸的抑制剂开发策略，但是由于目前针对赖氨酸的配体较少，且大多不具有细胞活性，所以还需要开发更多新的针对赖氨酸的工具。此前虽然有一些利用硫-氟交换(SuFEx)反应的芳基磺酰氟(ArSO2F)探针开发的抑制剂，但是它们在细胞上的表现较差；而近期使用弱氨基探针如芳基氟磺酸盐ArOSO2F在水相中有很好的稳定性，利用它发现的EGFR共价抑制剂有很好的细胞活性。因此，本文中作者利用芳基氟磺盐ArOSO2F开发了更多赖氨酸探针，并实现了对激酶组催化赖氨酸的全局性分析，并利用这一结构设计了相关共价抑制剂。首先，作者从已知的非共价激酶结合支架出发，解析其ArSO2F衍生探针与激酶复合物的结构，发现在芳基上进行亲氨试剂的衍生可能使其与催化赖氨酸更加靠近，并合成了带有ArOSO2F以及不同吸电子基团的2-14号探针，以及带有可逆共价反应基团水杨醛SA的15/16号探针。他们先在纯的SRC激酶上证明了这些探针能够产生标记信号；之后在Jurkat细胞上用5uM探针处理2h，发现其中一部分探针也有比较好的标记内源SRC蛋白的效果。使用质谱和X射线衍射来解释其中标记较好的9和SRC的相互作用，发现两者之间的结合模式和ArSO2F衍生探针的类似，产生了稳定的亚胺连接；但是从KinomescanTM评价两种探针发现ArOSO2F能够比ArSO2F能够覆盖更广的激酶，说明它能够用于更高选择性的共价激酶抑制剂开发中。所以，作者使用了在上述实验中表现最好的9/10/15号探针，对人Jurkat细胞中激酶赖氨酸进行整体分析，之后按照报道过的支架设计方法进行赖氨酸共价抑制剂的开发。ArOSO2F衍生的9/10号探针比SA衍生的15号探针多鉴定到了一些激酶种类，而三种探针总体上鉴定到的激酶涵盖了激酶组中的所有类别。针对被显著靶向的位点之一AURKA，作者进行了后续抑制剂的开发。AURKA是治疗晚期癌症的靶标之一，其中抑制剂VX-680的非共价支架能够用于和ArOSO2F结合进行改造。几种设计的ArOSO2F或SA衍生结构都在体外具有良好的IC50值，质谱验证表明18及22能够修饰且只修饰在催化位点K162上，衍生的基团也没有影响抑制剂支架原有的激酶选择性。在抗肿瘤增殖方面，ArOSO2F衍生抑制剂的细胞毒性有所减弱，而SA衍生抑制剂的细胞毒性与ArOSO2F相似；在活细胞上，18/20/21/22都成功表现出对AURKA活性的抑制。作者还对抑制剂18的体内代谢情况进行了评价，认为它有较好的成药前景。最后，作者利用带有ArOSO2F衍生基团抑制剂的和AURKA蛋白的共晶结构进行了分析，证明抑制剂和催化赖氨酸之间形成了预期的共价键。总之，本文开发了一系列针对激酶赖氨酸的探针，可以以此设计新的共价激酶抑制剂。本文作者：MYZ责任编辑：LYC文章链接：https://onlinelibrary-wiley-com.libproxy1.nus.edu.sg/doi/10.1002/anie.202316394原文引用：10.1002/anie.202316394声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

小肠癌是一种源于十二指肠、空肠和回肠的罕见恶性肿瘤，占所有胃肠道肿瘤发病率的2%[1]。 小肠癌是一种源于十二指肠、空肠和回肠的罕见恶性肿瘤，占所有胃肠道肿瘤发病率的2%[1]。 相比于胃癌、结直肠癌等常见的胃肠道恶性肿瘤，小肠癌发生率较低，但恶性程度极高，且由于针对小肠癌的研究较少，目前尚无针对小肠癌的特异性治疗药物，其治疗策略仍参考于结直肠癌的化疗方案[2]。 有研究表明，与胃癌或结直肠癌相比，小肠癌基因组特征相差较大[3]。然而，目前针对小肠癌的转录组相关的研究较少，导致其缺乏特异性的诊断及预后标志物。而已有的基因组研究也大都基于传统的测序技术，仅揭示了肿瘤细胞和微环境中其他细胞的普遍特征，对于小肠肿瘤及肿瘤微环境的异质性研究较少[4]。 近日，由北京大学汤富酬及北京大学第三医院付卫领衔的研究团队，在Cell Discovery发表了一项重要研究成果。 他们通过对12位小肠癌患者样本进行单细胞测序，系统地揭示了4种小肠癌的恶性亚型（细胞周期、线粒体、代谢和上皮间质转化），明确了不同来源小肠癌肿瘤微环境的分子特征，并通过转录组特征预测出了治疗小肠癌的候选药物[5]。 总之，这项研究阐明了小肠癌的转录组特征，并为小肠癌的治疗提供了新的策略。 图1. 文章封面截图 为系统揭示小肠癌的特征，研究人员通过两种不同的单细胞测序方法，分析了来源于12名患者的34个样本（21个原发肿瘤样本、10个正常及3个淋巴结转移样本），并鉴定出了肿瘤组织和正常组织中不同细胞的比例，发现肿瘤组织中成纤维细胞的比例远高于正常组织（图2），证明成纤维细胞在小肠肿瘤的进展中起到重要作用。 图2. 成纤维细胞（紫色）在肿瘤组织中显著富集 肿瘤细胞与微环境中基质成分和免疫成分的相互串扰（以成纤维细胞和免疫细胞为主）决定了肿瘤的恶性行为，为明确这些不同成分在小肠癌恶性进展中的作用，研究人员通过单细胞测序分析了不同细胞的分子特征。 肿瘤细胞 研究人员发现，小肠肿瘤异质性较高，但是一些常见的恶性肿瘤标志物（MUC1、CEACAM5、S100A11、CD24和TM4SF1）在小肠肿瘤中还是显著增高的。此外，相比于原发肿瘤，淋巴结转移的肿瘤组织具有更明显的间充质特征，揭示了转移过程中上皮-间质转化（EMT）途径的重要性。 此外，基于对淋巴结转移性小肠癌患者样本的深度分析，研究人员发现了小肠癌的四种基因表达所驱动的恶性亚型：细胞周期型、线粒体型、代谢型及EMT型（图3）。 图3. 小肠癌中肿瘤细胞的恶性基因亚型 对这四种亚型的相关性进行进一步分析后发现：细胞周期型与肿瘤发生的恶性表型相关，线粒体型与肿瘤发生的中间阶段相关，代谢型和EMT型与肿瘤发生的最终阶段有关，而EMT亚型又与小肠癌的淋巴结转移现象密切相关。 成纤维细胞 成纤维细胞在肿瘤组织中比例显著上调，但成纤维细胞也具有很高的异质性，那成纤维细胞在肿瘤组织中分布的具体情况和分子特征如何呢？ 研究人员发现，在所有成纤维细胞亚群中，只有增殖成纤维细胞和肌成纤维细胞在肿瘤组织中显著增加（图4），并发现在肿瘤进展和转移的组织中，成纤维细胞相关的基因显著上调。 图4. 小肠癌中成纤维细胞的特征 此外，肌成纤维细胞与EMT亚型的恶性细胞具有很强的胶原蛋白-整合素相互作用，而这种细胞间通讯很有可能会促进肿瘤的转移。 免疫细胞 肿瘤微环境中免疫细胞占比很大，那小肠癌微环境中免疫细胞的特征如何呢？ 研究人员在微环境中鉴定出1个NK细胞群、4个CD4+T细胞群及4个CD8+T细胞群，并发现肿瘤组织中T细胞出现功能衰竭特征，同时免疫检查点（如CTLA4和TIGIT）上调，而且来自肿瘤组织的T细胞比来自正常组织的T细胞具有更强的细胞毒性和更高的功能耗竭相关基因表达。 此外，研究人员还发现肿瘤细胞与CD8+T细胞存在细胞间通讯现象，EMT特征较高的肿瘤细胞会通过细胞间通讯的方式促进CD8+T细胞的衰竭。 那么作为胃肠道肿瘤之一，小肠肿瘤与其他肿瘤在转录组特征上有什么区别和联系呢？ 研究人员发现，来源于十二指肠的小肠肿瘤在转录组特征上更接近于胃癌，对应的分泌相关通路显著富集；而来源于空肠的小肠肿瘤的转录组特征更接近于结直肠癌，对应的增殖相关通路显著富集。此外，研究人员还发现小肠肿瘤和结直肠癌都具有明显的EMT特征（图5），或许具备这种特征的患者会对结直肠癌的治疗方案更加敏感。 图5. 小肠癌和结直肠癌中都具有较高的EMT特征 转录组学及基因组测序等手段已成功应用于个体化治疗和药物开发，那根据小肠癌的转录组特征，能否帮助小肠癌打破这种“无药可用”的窘境呢？ 研究人员通过差异基因分析和免疫组化验证发现，MUC1在不同类型的小肠癌患者中都显著高表达，且与EMT通路、增殖相关基因都具有密切相关性。此外，研究人员利用岭回归的方式对小肠癌特异性药物进行了预测，鉴定出14种可能有效的药物（图6），并进行了体外细胞实验验证，发现tozasertib对小肠癌细胞具有很强的抑制作用。 图6. 通过岭回归方式预测治疗小肠癌的特异性药物 总的来说，这项研究揭示了小肠癌中不同细胞的分子亚型，明确了小肠癌和其他胃肠道癌分子特征的区别和联系，并预测了可用于小肠癌治疗的候选药物，为小肠癌的治疗提供了新的策略。 参考文献 [1] Pedersen KS, Raghav K, Overman MJ. Small Bowel Adenocarcinoma: Etiology, Presentation, and Molecular Alterations. J Natl Compr Canc Netw. 2019 Sep 1;17(9):1135-1141. doi: 10.6004/jnccn.2019.7344. [2] Locher C, Batumona B, Afchain P, et al. Small bowel adenocarcinoma: French intergroup clinical practice guidelines for diagnosis, treatments and follow-up (SNFGE, FFCD, GERCOR, UNICANCER, SFCD, SFED, SFRO). Dig Liver Dis. 2018 Jan;50(1):15-19. doi: 10.1016/j.dld.2017.09.123. [3] Haan JC, Buffart TE, Eijk PP, et al. Small bowel adenocarcinoma copy number profiles are more closely related to colorectal than to gastric cancers. Ann Oncol. 2012 Feb;23(2):367-74. doi: 10.1093/annonc/mdr122. [4] Hänninen UA, Katainen R, Tanskanen T, et al. Exome-wide somatic mutation characterization of small bowel adenocarcinoma. PLoS Genet. 2018 Mar 9;14(3):e1007200. doi: 10.1371/journal.pgen.1007200. [5] Yang J, Zhou X, Dong J, et al. Single-cell profiling reveals molecular basis of malignant phenotypes and tumor microenvironments in small bowel adenocarcinomas. Cell Discov. 2022 Sep 14;8(1):92. doi: 10.1038/s41421-022-00434-x.