新型18β-甘草酸衍生物的合成与生物学评价：作为具有抗炎作用的历史蛋白去乙酰化酶3抑制剂

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Synthesis and biological evaluations of novel 18 β-glycyrrhetinic acid derivatives as histone deacetylase 3 degraders with anti-inflammatory effects

基于18β-甘草次酸 analogue COOTO-Me设计合成了系列衍生物，其中Z8表现出强效HDAC3降解活性。体外实验证实Z8通过抑制NLRP3炎症小体成熟，剂量和时间依赖性诱导HDAC3降解，并抑制IL-1β和caspase-1活性。体内实验显示Z8改善脂多糖诱导的败血症存活率，缓解结直肠癌炎并维持肠道屏障功能。药代动力学分析表明Z8具有良好腹腔生物利用度和代谢稳定性。本研究建立了新型HDAC3靶向降解剂结构体系，为抗炎治疗提供新策略。

　　

秦欢欢|刘如龙|史月|王冰|郭鲁豪|王一婷|郝贵州|张贵民|刘丹|赵林香|黄敏

教育部结构基药物设计与发现重点实验室，沈阳药科大学，中国沈阳，110016

摘要

组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）参与炎症信号传导，其降解被认为是一种有前景的抗炎策略。基于18β-甘草酸类似物COOTO-Me，我们设计并合成了一系列新型衍生物，并确定Z8是一种有效的HDAC3降解剂。在THP-1细胞中，Z8能够诱导剂量和时间依赖性的HDAC3降解。多组学分析显示NOD样受体通路富集，Z8抑制了PMA分化THP-1巨噬细胞中IL-1β和caspase-1的成熟，表明其具有NLRP3炎性小体抑制作用。Z8在大鼠体内表现出良好的药代动力学特性，包括高腹腔生物利用度。在体内实验中，Z8延长了LPS诱导的败血性休克的生存时间，减轻了DSS诱导的结肠炎，减少了体重损失，保持了结肠长度并恢复了肠道屏障功能。这些结果证明Z8是一种具有优异抗炎活性的新型HDAC3降解剂。

引言

组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）是一种I类锌依赖性去乙酰化酶，它在多种组织中调控染色质重塑和转录。它主要作为核表观遗传调节因子，与共抑制因子如视黄酸和甲状腺激素受体调节因子（SMRT）及核受体共抑制因子1（NCoR1）形成复合物，从而去乙酰化组蛋白并调节基因转录[1,2]。鉴于其在癌症、神经系统疾病、炎症性疾病和感染中的治疗相关性，HDAC3已成为广泛研究的药物靶点[3],[4],[5],[6],[7]。

越来越多的证据表明HDAC3在免疫反应和炎症通路中起着关键作用。在髓系细胞中，HDAC3影响炎症表观基因组和代谢程序，促进NF-κB依赖性转录、IL-1β的诱导以及下游细胞因子级联反应[8]。特异性敲除Hdac3（Lyz2-cre-Hdac3^f/f）可减弱NLRP3炎性小体的激活和IL-1β的成熟，提供对LPS诱导的败血症和饮食诱导的代谢性炎症的保护，并机制性地防止脂肪酸β-氧化酶HADHA的线粒体去乙酰化[9]。HDAC3还被报道在先天免疫中发挥抗炎调节作用，其非酶促支架功能影响LPS响应的转录程序[10]。靶向HDAC3为抑制炎性小体激活和促炎细胞因子途径提供了有前景的策略。

迄今为止，大多数HDAC抑制剂旨在螯合催化锌离子，已有几种药物被批准用于治疗淋巴瘤和多发性骨髓瘤。近年来，靶向蛋白质降解成为一种新的治疗模式，已有多种HDAC蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）分子被报道。其中，从HDAC抑制剂SR3358衍生出的HDAC3降解剂XZ9002在多种三阴性乳腺癌细胞系中表现出强大的抗肿瘤活性[11]。HD-TAC7是HDAC抑制剂CI-994与CRBN配体泊马度胺的杂合分子，可在巨噬细胞中降解HDAC3[12]。随后对HD-TAC7进行优化，得到了具有显著抗炎活性的HDAC3降解剂P7，其通过减少促炎细胞因子的分泌发挥作用[13]。这些进展突显了HDAC3降解在肿瘤学和抗炎应用中的治疗潜力[14,15]。

18β-甘草酸（GA）是一种具有广泛生物活性的五环三萜类化合物，包括抗肿瘤、抗炎、抗病毒和保肝作用[16],[17],[18],[19]。在之前的研究中，我们对GA的A环和C环进行了结构修饰。在A环的C-2位引入1-烯-3-酮结构并引入氰基取代基，以增强其作为亲电药效团的能力。此外，将C环修改为9(11),12-二烯结构，有助于降低与解毒相关的毒性风险。先前的研究表明，含有这种结构基团的化合物表现出优异的HDAC3降解效率，为后续结构优化奠定了基础[20],[21],[22]。

基于这些结果，我们在本研究中进一步对C-30位进行了修饰。利用生物异构原理，用氨基甲酰基和尿素基团等不同的连接基团替换了原有的酰胺键，以研究其对生物活性的影响。此外，引入含氟基团（如CF₂）以利用氟原子的独特性质来调节化合物的脂溶性、代谢稳定性和生物活性，这一策略在临床药物中已被成功应用。同时，引入羟基以提高水溶性和增强生物活性。因此，我们合成了一系列衍生物（Z1–Z27），旨在优化其HDAC3降解活性和药物特性（图1）。HDAC3降解评估显示Z8是最有效的化合物。鉴于HDAC3在炎症和NLRP3炎性小体激活中的作用，我们进一步对其进行了体外和体内的抗炎活性评估，并研究了相关机制。

化学合成

最终化合物的合成路线如图1所示。以GA为原料，首先将C环的羰基还原得到中间体ZG-1，随后通过酸催化脱水得到中间体G-1。接着，使用IBX将G-1氧化，形成A环的α,β-不饱和酮G-2。进一步的碘化和氰基取代反应得到中间体G-4。通过将G-4与多种胺类化合物偶联，合成了Z1–Z9。同时，对G-4的C-30位羧基进行了进一步处理

结论

总之，我们基于之前报道的化合物COOTO-Me，成功设计并合成了一系列新的GA衍生物。其中，Z8被确定为一种有效的HDAC3降解剂。我们的工作为开发针对HDAC3的治疗药物提供了一个新的结构骨架，这与传统的HDAC抑制剂或PROTAC不同。机制研究表明，Z8能够诱导剂量和时间依赖性的HDAC3降解，且不会显著影响其他HDAC

化学信息

所有化学品均为市售产品，无需进一步纯化即可使用。反应通过分析层析（TLC）监测，并在紫外光（254 nm）下观察。化合物通过硅胶柱层析（300–400 mesh）进行纯化。¹H NMR（600 MHz）、¹³C NMR（151 MHz）和¹⁹F NMR（377 MHz）谱在Bruker 600 MHz核磁共振光谱仪上记录。高分辨质谱（HRMS）在Agilent 6540 UHD上进行

CRediT作者贡献声明

秦欢欢：撰写初稿、方法学设计、数据整理。刘如龙：数据整理。史月：数据整理。王冰：数据整理。郭鲁豪：数据整理。王一婷：数据整理。郝贵州：数据整理。张贵民：监督、资金获取。刘丹：监督、资金获取。赵林香：监督、资金获取、概念构思。黄敏：撰写、审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（82204218）、辽宁省自然科学基金（2020-BS-155）、沈阳药科大学优秀青年人才支持计划（YQ202304）、中国 Scholarship Council（202208210112）以及山东省重点研发计划（2024CXGC010618）的支持。