MKK7

撰文丨王聪肝脏疾病是一个全球性的健康问题，每年导致200多万人死亡。近几十年来，肝脏疾病的死亡人数增加了50%，预计在未来20年内还将翻倍。虽然肝脏是一个可以自我再生的器官，但这种再生特性也有其局限性。特别是在慢性和急性肝脏疾病或手术切除大部分肝脏后，肝细胞无法再充分再生，从而导致致命的肝功能衰竭。肝移植是终末期肝病患者的唯一选择，然而，由于供体器官稀缺，只有10%的患者能够接受挽救生命的肝移植。早在2013年，Lars Zender 团队在 Cell 期刊发表论文【1】，通过体内RNAi筛选，发现MKK4是肝脏再生的主要调控因子，抑制MKK4能够显著提高肝细胞的再生能力。此外，他们成立了一家名为HepaRegeniX的公司，致力于开发用于肝脏疾病治疗的MKK4抑制剂。2024年3月14日，德国图宾根大学的 Lars Zender 团队联合美国梅奥医学中心及初创公司HepaRegeniX的研究人员合作，在 Cell 期刊发表了题为：First-in-class MKK4 inhibitors enhance liver regeneration and prevent liver failure 的研究论文【2】。这项临床前和临床1期研究表明，研究团队开发的First-in-class（首创新药）HRX-215（MKK4抑制剂）能够抑制肝细胞中的MKK4蛋白，从而促进肝脏再生，这可能预示着肝癌手术和肝脏移植的新时代，甚至有可能显著改善急性和慢性肝病的治疗。由于之前没有任何药物能够增加受损肝脏的再生能力，因此HRX-215临床数据的发表的是肝脏再生领域的一个里程碑。在之前的研究中，Lars Zender 团队揭示了抑制MKK4能够提高肝脏能力的机制，MKK4是一种MAP2激酶，是应激活化蛋白激酶（SAPK）/丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号网络的一部分。当细胞暴露于不同的应激刺激时，MKK4可以被激活。MKK4的下游底物JNK1也被MKK7激活，抑制MKK4可以解锁急性或慢性损伤肝脏中肝细胞的内源性再生能力，这主要通过MKK7和JNK1解除SAPK信号通路，转向由转录因子ATF2和ELK1介导的下游促再生转录程序。在这项最新研究中，研究团队首先验证了抑制MKK4的安全性，小鼠研究显示，长期抑制MKK4的表达，对各个器官及体重未产生任何毒性症状，也没有出现任何促进肿瘤的现象。这些数据支持了通过抑制MKK4来促进肝脏再生而不增加肝脏肿瘤风险的思路。研究团队基于MKK4蛋白结构开发了一款小分子抑制剂——HRX-215，在动物模型中进行的临床前研究表明，HRX-215（MKK4抑制剂）促进了小鼠和猪模型的肝脏再生能力，在肝病小鼠模型中显示出抗脂肪变性和抗纤维化作用，而猪在致死性的85%肝脏切除后，未接受治疗的6只猪只有1只存活，切除前使用HRX-215治疗的6只猪存活4只，切除后使用HRX-215治疗的6只猪存活5只。因此，HRX-215能够通过提高肝脏再生能力，从而实现以前不可能的肝脏手术。例如，在晚期肝癌患者中，往往无法切除所有癌变肝组织，因为这样大量切除会导致剩余肝脏衰竭。此外，HRX-215还能够为更多肝衰竭患者提供拯救生命的肝移植，因为在它的帮助下，可能只需要移植更小尺寸的肝脏组织。接下来，为了评估HRX215的安全性、耐受性和药代动力学，研究团队在48名健康志愿者中进行了一项安慰剂对照（治疗组36人，安慰剂组12人）的探索性1期人体临床研究。结果显示，治疗没有报告严重或危重不良事件，治疗组和安慰剂组之间轻度至中度不良反应率相当（治疗组36.1% vs. 安慰剂组41.7%）。全血细胞计数显示HRX215治疗组和安慰剂组之间没有显著差异。研究团队还通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）研究了HRX215的药代动力学，结果显示HRX215被快速吸收，并在达到最大浓度后呈双相消除。随着剂量的增加，药物暴露呈比例增加。当在进餐后给药时，HRX215的吸收延迟，但生物利用度显著提高。总体而言，这项1期临床研究观察到HRX215良好的药代动力学、安全性和耐受性，为未来的2期临床研究奠定了基础。该研究的领导者、Lars Zender 教授表示，HRX-215不仅是肝癌手术切除中急需的治疗选择，而且还能够帮助克服肝移植领域面临的器官短缺这一主要问题，在HRX-215帮助下，对于健康捐赠者而言，将他们的肝脏中较小的左半叶进行活体移植，对健康捐赠者的风险较小，但这部分肝脏太小，难以在移植后接管受体的肝脏功能。而在HRX-215的帮助下增强肝脏再生能力，从而让较小的肝脏左半叶移植成为可能。论文链接：https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.cell.2013.03.026https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.cell.2024.02.023

导读肝脏具有独特的再生能力，在发生损伤后肝细胞迅速启动增殖程序，进行损伤修复。然而，在急性或慢性肝病中以及肝切除术后，肝细胞再生能力往往受损，无法恢复肝脏质量和功能。疾病相关的微环境通过复杂的细胞间互作降低肝细胞再生能力，但人们对潜在的分子机制知之甚少。德国图宾根大学的 Lars Zender 团队在肝再生领域深耕十余年，2013 年曾在 Cell 报道通过体内 RNAi 筛选鉴定出丝裂原活化蛋白激酶激酶 4（MKK4）是肝细胞再生的关键调控因子。压力信号活化 MKK4，进而活化 JNK1/2/3 和 p38，而 MKK4 的敲低上调 MKK7/JNK1 活化的 ATF2、ELK1 促再生转录程序，从而恢复肝细胞再生能力。尽管许多实验室以及初创公司进行 MKK4 抑制剂的开发，其靶向性、疗效仍不理想。2024 年 3 月 14 日，来自德国图宾根大学的 Lars Zender 和新加坡南洋理工大学等研究团队联合在 Cell  发表了题为 First-in-class MKK4 inhibitors enhance liver regeneration and prevent liver failure 的文章。在证明系统性 MKK4 的抑制促肝再生的基础上，开发了强效、选择性的 MKK4 抑制剂，在多种动物模型中证明了安全有效性，并进入 Ⅰ 期临床试验。图源：Cell研究思路作者原创创新点1. 基于结构学的开发使抑制剂具有高选择性；2. 通过严谨的临床前实验证明 HRX215 具有良好的耐受性和安全性；3. HRX215 具有强大的促肝再生能力，为更大范围肝肿瘤切除以及肝小叶移植提供基础。主要研究内容1. 敲低 MKK4 促进小鼠肝脏再生，并且长期安全为了模拟 MKK4 抑制剂的系统作用，研究员构建了 dox 诱导的 MKK4 敲低鼠（CAG-rtTA; TRE-shMKK4），dox 诱导后进行部分肝切除（PH），显示 MKK 的敲低使 Ki67 阳性细胞增多，证明 MKK4 的系统性抑制促进肝再生。Dox 处理 12 个月后，shMKK4 鼠的体重以及组织病理学形态正常，表明了 MKK4 抑制剂的安全性。Figure 1. MKK4 的敲低促进小鼠肝脏再生，并且长期安全（图源：Cell ）2.  强效、选择性小分子 MKK4 抑制剂的开发和表征首先，研究员开始进行药物发现。因为受限于尚无足够分辨率的蛋白结构，他们从已报道的蛋白激酶抑制剂的脱靶谱中，选择了对 MKK4 具高脱靶亲和力的 vemurafenib（BRAFV600E 抑制剂）作为原型，经过 C 环置换、烷基磺酰胺修饰后产生二代抑制剂；接着解析了与激酶结构域的 NMR 结构，基于经验对 C 环修饰后，最终将选择性最高的 HRX215 作为临床候选药物。经过细胞和体内实验表明，HRX215 具细胞膜通透性，并且半衰期（3.4-3.9 h）允许进一步的体内药理学分析。Figure 2. 强效、选择性小分子 MKK4 抑制剂的开发和表征（图源：Cell ）3. HRX215 促进肝增殖、稳定肝细胞接着，研究员在体内探究 HRX215 的药效、安全性。与敲低 MKK4 一致，HRX215 以剂量依赖性方式促进 PH 后的肝细胞增殖，并且不诱导未手术肝的增殖；此外，HRX215 处理与 MKK4 敲低的肝的术后表达谱高度相关，表明 HRX215 的选择性。除了促进肝细胞增殖，肝 MKK4 的抑制具有肝保护功能。TUNEL 显示，HRX215 抑制 CCl4 诱导的肝损伤模型中的肝细胞凋亡；凋亡相关磷酸化蛋白阵列显示，HRX215 抑制 PH 后的肝细胞凋亡。最后评估安全性。通过血浆、肝脏代谢组学显示，HRX215 仅引起自身代谢物的变化；GAN-NASH 模型中，12 周的 HRX215 治疗不增加肿瘤数量，甚至降低肿瘤尺寸，但不影响异常增生，表明 HRX215 抑制肿瘤进展。Figure 3. HRX215 促进 PH 后的肝细胞增殖，减轻 CCl4 肝损伤模型中细胞凋亡（图源：Cell ）Figure 4. HRX215 长期治疗的安全性（图源：Cell ）4. HRX215 阻止 PHLF为了更好地验证人肝切除术后的情况，作者使用猪 PH 模型，其中 85% 肝切除会引发肝切除术后肝衰竭（PHLF），是严重的临床问题。与小鼠模型一致，HRX215 增加再生肝的体积，促进肝细胞增殖。在 85% 肝切除模型中，HRX215 有效阻止急性肝衰竭的发生（ICP 增加），维持肝的正常功能（代谢、合成凝血蛋白）。重要的是，HRX215 治疗阻止术后昏迷，以及肝脏变小、灌注不足，表明 HRX215 介导的肝再生有效阻止 85% 肝切除术后的致命 PHLF。Figure 5. HRX215 增加猪 85% 肝切除术后的肝再生（图源：Cell ）Figure 6. HRX215 阻止 85% 肝切除术后的肝衰竭（图源：Cell ）5. HRX215 具有良好的安全性、药代动力学特征最后在 48 名男性志愿者中进行Ⅰ期临床试验，显示 HRX215 不会引发不良反应。使用 LC-MS/MS 研究药代动力学，发现 HRX215 被快速吸收，达到最大浓度后以双相方式被清除；暴露量与剂量正相关；进食后给药延迟吸收但提高生物利用度。Figure 7. HRX215 的首次人体Ⅰ期临床试验（图源：Cell ）文章小结本文在证明系统性 MKK4 抑制剂肝再生的基础上，进行了 MKK4 小分子抑制剂的开发、临床前评估以及Ⅰ期临床毒性评估。图源：Cell参考文献：Zwirner S, et al. First-in-class MKK4 inhibitors enhance liver regeneration and prevent liver failure. Cell. 2024 Mar 28;187(1-19).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↓

共价Cys775；双共价Cys775及Cys797；欲共价Cys775而实际共价Cys797；第一三共文献分子；Scorpion公司STX-721相似分子结合模式；Zipalertinib/CLN-081共晶结构。共价Cys775 (第一三共 & Vernalis)Cys775位于口袋较深处，相对不容易共价，近两年开始有相关报道。这里报道了一些共价Cys775的fragment，并解析了晶体结构，其中一些如下面三张图所示。doi：10.1039/D3MD00439B双共价Cys775及Cys797 (Dana-Farber & 斯坦福)这里做双共价的出发点是克服单共价位点的突变耐药，同时选择性也可进一步提高。但成药性还需进一步观察及优化。这篇文章还报道了另一个激酶MKK7的双共价抑制。doi：10.1021/acscentsci.3c01245 (open)之前提过的FGFR4双共价抑制剂及晶体结构。doi：10.1038/s42004-022-00657-9 (open)欲共价Cys775而实际共价Cys797 (Dana-Farber & 斯坦福)与上面EGFR双共价的作者来自相同课题组。打算设计共价Cys775的抑制剂，结果分子确实有活性，但进一步研究发现实际还是共价在Cys797上 (已上市药物二三代EGFR抑制剂的共价位点)。doi：10.1021/acs.jmedchem.3c01891第一三共文献分子 (第一三共)属于第四代EGFR抑制剂，与之前提过的Genentech分子、Chugai分子、BLU-945等share相同的核心scaffold及相似的结合模式 (当然也各有特点)。doi：10.1016/j.bmcl.2023.129575Zipalertinib/CLN-081共晶结构Zipalertinib/CLN-081/TAS6417，Cullinan公司与Taiho公司处于临床三期的EGFR ex20ins抑制剂。之前有谈过，不过当时还没有共晶结构，放的是model。https://cullinanoncology.com/wp-content/uploads/2023/01/Zipalertinib_CLN-081_Factsheet_1.26.23-1.pdfScorpion公司STX-721相似分子结合模式Scorpion公司临床1/2期的EGFR ex20ins抑制剂。据报道数据，STX-721的选择性在一系列ex20ins抑制剂中可能相对最好。其化学结构于去年在ACS fall meeting上公布。https://drughunter.com/molecule/stx-721/https://www.scorpiontx.com/wp-content/uploads/2023/07/SCORPION-THERAPEUTICS-ENA-2022-Poster-FINAL.pdf目前没有公开STX-721的共晶结构，但近期有人release了一个相似分子的共晶 (PDB title中称该共晶分子为Bayer #33)，如下图所示。根据这，应该不难model甚至想象出STX-721的结合模式。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↓