综述：最近在开发ATR抑制剂作为抗癌药物方面取得的进展

《Biochemical Pharmacology》：Recent progress in developing ATR inhibitors as anticancer agents

DNA损伤响应（DDR）中ATR激酶在复制压力调控及合成致死治疗中的关键作用，ATR抑制剂的结构优化策略与药代动力学特性，以及临床前研究到临床试验的进展。

　　DNA损伤反应（DDR）是细胞维持基因组稳定性的重要机制，能够检测、传递信号并协调DNA损伤的修复。ATR激酶作为DDR网络中的核心组件，在响应DNA损伤和复制压力（RS）方面发挥着关键作用，并有助于G2/M和S期检查点的停滞，从而启动DNA修复过程。近年来，ATR因其在癌症治疗中的潜力而受到广泛关注，已有大量ATR抑制剂被开发并进入临床研究阶段。这些抑制剂不仅作为单一药物展现出强大的抗肿瘤效果，而且在与传统化疗、放疗、免疫疗法及其他DDR相关抑制剂联合使用时，还能产生协同效应。本文旨在总结目前已知的ATR抑制剂，并探讨其在设计过程中所采用的结构优化策略，重点关注结构-活性关系、生物活性、配体结合模式以及药代动力学特性。通过这些分析，可以为开发更高效、更具选择性的ATR靶向化合物提供有价值的参考。此外，本文还将讨论特定ATR抑制剂在临床评估中的最新进展，并指出其未来发展中面临的关键挑战。

在DDR机制中，ATR激酶属于PIKK家族，这一家族还包括ATM和DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PK）。ATR是一种由2644个氨基酸组成的300kDa蛋白质，与其他PIKK家族激酶具有高度的序列同源性，尤其是在C端区域，包括FAT、激酶（PIKK）和FATC结构域。这些结构域的保守性是ATR和ATM部分功能重叠的原因之一。同时，ATR与ATM在功能上紧密协作，共同维持细胞的生存。例如，ATR主要负责调控DNA复制压力反应，而ATM则主要响应DNA双链断裂（DSB）。由于ATR在肿瘤细胞中的作用更为关键，因此它被认为是抗癌治疗中极具潜力的合成致死靶点。目前，虽然尚未有ATR抑制剂获得临床批准，但已有多种抑制剂被报道，并进入临床试验阶段，用于单独治疗或与DNA损伤剂、放疗、其他DDR抑制剂甚至免疫疗法联合使用。

在早期研究和临床前开发阶段，一些经典的ATR抑制剂已被识别。例如，咖啡因和wortmannin是最早发现的ATR抑制剂之一，它们在抑制ATR活性的同时，也显示出对放射治疗和化疗的增敏作用。然而，这些化合物对其他PIKK家族成员，如ATM和DNA-PK也具有一定的抑制效果，因此其选择性相对较弱。尽管如此，这些研究为后续开发更具特异性的ATR抑制剂奠定了基础。随着对ATR结构和功能的深入理解，科学家们开始探索更具针对性的抑制剂设计策略。例如，通过结构修饰，如将酰胺连接基替换为异恶唑基团、将苯环替换为二级苯乙胺以及改变磺酰基团的取代基，研究人员成功开发了VX-970（M6620，VE-822，berzosertib）这一更具特异性且效果更佳的ATR抑制剂。VX-970在生化实验和细胞实验中均表现出更强的ATR抑制能力，为后续的临床试验提供了有力支持。

ATR/CHK1信号通路是DDR系统中的关键组成部分，不仅在调控细胞周期检查点方面发挥重要作用，还对稳定停滞的复制叉和调节复制起点激活具有重要意义。ATR主要通过与ATRIP蛋白形成复合物来响应复制压力，而ATM则主要响应DNA双链断裂。ATR的激活依赖于单链DNA（ssDNA）结构的出现，这些结构通常由停滞的复制叉或各种DNA损伤引起。当ssDNA暴露于DNA损伤部位时，会被复制蛋白A（RPA）结合并形成RPA-ssDNA复合物，随后招募ATRIP-ATR复合物。ATR在ATRIP的协助下，经历自磷酸化，最终通过与TOPBP1的结合被激活。激活后的ATR进一步磷酸化CHK1，从而激活这一关键的丝氨酸/苏氨酸激酶。CHK1的激活会导致Cdc25C和Cdc25A的磷酸化和抑制，促进它们的蛋白酶体降解，从而引起G2/M期和S期的检查点停滞。

除了调控细胞周期检查点外，ATR/CHK1通路还在维持DNA复制过程的稳定性和调节复制起点的激活方面发挥重要作用。ATR通过MCM复合物通路抑制DNA复制起点的激活，并通过FANCD2介导的机制促进复制叉的修复。这些功能使ATR成为调控DNA复制压力反应的关键蛋白。在肿瘤细胞中，由于其高增殖性和对DNA损伤的敏感性，ATR的抑制可能更有效地增强其对治疗手段的反应。因此，ATR被广泛认为是抗癌治疗中的重要靶点。当前，许多ATR抑制剂已进入临床试验阶段，为癌症治疗提供了新的可能性。

在临床评估方面，一些ATR抑制剂已经显示出良好的治疗前景。例如，VE-821作为一种高效的ATR抑制剂，通过高通量筛选（HTS）被Vertex Pharmaceuticals公司识别。随后，通过结构修饰，研究人员开发了VX-970（M6620，VE-822，berzosertib），这一化合物在生化和细胞实验中均表现出更强的ATR抑制能力。这些研究不仅推动了ATR抑制剂的开发，也为未来的临床应用提供了重要依据。尽管目前尚未有ATR抑制剂获得批准用于临床治疗，但随着研究的深入，这一领域的发展前景十分广阔。

ATR抑制剂的研究进展不仅限于实验室阶段，还涉及临床试验的多个方面。这些抑制剂在与传统治疗手段结合使用时，能够产生显著的协同效应。例如，与PARP抑制剂联合使用时，ATR抑制剂可以增强PARP抑制剂的治疗效果，特别是在BRCA1/2缺陷的肿瘤中。此外，ATR抑制剂还可能与免疫疗法结合使用，为癌症治疗提供新的策略。随着对ATR功能和结构的进一步了解，科学家们正在探索更多可能的靶向策略，以提高治疗效果并减少副作用。

在药物化学研究中，ATR抑制剂的设计和优化是一个重要的方向。研究人员通过分析ATR的结构特征，探索了多种可能的抑制剂结构。例如，通过调整分子的某些部分，如酰胺连接基、苯环和磺酰基团的取代基，可以显著提高抑制剂的特异性。此外，一些新型ATR抑制剂的开发还涉及对药物分子的优化，以提高其在体内的稳定性、生物利用度和药代动力学特性。这些优化策略不仅有助于提高抑制剂的治疗效果，还能减少其对正常细胞的毒性，从而提高其在临床应用中的安全性。

ATR抑制剂的研究也面临着一些挑战。例如，如何在保持高选择性的同时，提高其在体内的稳定性，是当前研究的重点之一。此外，如何通过优化分子结构，使其更有效地进入细胞并发挥作用，也是需要解决的问题。同时，ATR抑制剂的临床评估还需要更多的数据支持，以验证其在不同类型癌症中的治疗效果。这些挑战需要研究人员在药物设计和临床试验方面进行深入探索，以推动ATR抑制剂的进一步发展。

总之，ATR作为DNA损伤反应的关键调控因子，其抑制剂的研究在癌症治疗中具有重要意义。随着研究的不断深入，ATR抑制剂的开发正在取得显著进展，为未来的临床应用提供了更多可能性。尽管目前仍面临一些挑战，但通过结构优化和临床试验的推进，科学家们有望开发出更高效、更具选择性的ATR靶向化合物，为癌症治疗提供新的解决方案。