新型异吲哚啉-2(1H)-甲酰胺类STING抑制剂的发现及其在抗炎症治疗中的应用

《Molecular Diversity》：Discovery of isoindoline-2(1H)-carboxamide STING inhibitors as anti-inflammatory agents

本研究针对STING信号通路异常激活引发的自身免疫性疾病，设计合成了新型异吲哚啉-2(1H)-甲酰胺类小分子抑制剂。通过构效关系(SAR)研究获得先导化合物3b，其对人和小鼠STING的IC50分别达6.2 nM和12.5 nM，可有效抑制STING/TBK1/IRF3信号轴激活，并在顺铂诱导的急性肾损伤(AKI)模型中展现显著保护作用，为自身炎症性疾病治疗提供了新策略。

　　

在人体免疫系统的精密调控网络中，STING（干扰素基因刺激因子）如同一个高度敏感的警报器，时刻监测着细胞质中异常存在的DNA片段。当病毒入侵或细胞损伤导致双链DNA暴露时，cGAS（环鸟苷酸-腺苷酸合成酶）会立即识别这一危险信号，催化生成第二信使2',3'-cGAMP，进而激活STING蛋白。激活的STING会从内质网迁移至高尔基体，招募TBK1（TANK结合激酶1）并形成复合物，最终促使IRF3（干扰素调节因子3）磷酸化，启动I型干扰素和炎症因子的基因表达。这套名为cGAS-STING的通路本是机体抵御病原体的重要防线，但过度激活却会引发"友军误伤"——导致自身免疫性疾病和炎症紊乱。

近年来研究发现，STING信号通路的失调与多种疾病密切相关。例如Aicardi-Goutieres综合征（AGS）和系统性红斑狼疮（SLE）患者因TREX1基因功能缺失突变，导致胞内核酸异常积累，持续激活I型干扰素应答；而STING相关婴儿期血管病（SAVI）则因TMEM173基因功能获得性突变，使得STING信号持续激活，引发严重血管病变和肺部炎症。此外，肌萎缩侧索硬化（ALS）、急性肺损伤（ALI）、多发性硬化和帕金森病等疾病中也观察到STING通路的异常激活。因此，开发能够精准调控STING活性的小分子抑制剂，成为治疗自身免疫和炎症性疾病的新策略。

尽管已有C18、astin C、SN-011等STING抑制剂被报道，但它们或因活性不足，或因选择性不佳，临床转化进展缓慢。面对这一挑战，周晓倩等研究人员在《Molecular Diversity》上发表了他们的最新成果——基于异吲哚啉-2(1H)-甲酰胺骨架的新型STING抑制剂的发现与研究。

研究人员首先对前期发现的二氢异喹啉-2(1H)-甲酰胺类抑制剂11进行结构优化，通过分子对接模拟发现其六元二氢异喹啉环与STING蛋白的跨膜结构域形成疏水相互作用。基于这一发现，他们创新性地将六元环替换为五元异吲哚啉环，设计出化合物2a。活性测试表明，这一巧妙的结构改造使人源STING抑制活性提高了29倍以上，虽然小鼠STING抑制活性略有下降，但整体优化效果显著。

在合成方法上，研究人员采用统一的合成路线：首先通过钯催化的Suzuki偶联反应将苯硼酸类化合物与关键中间体4a连接，得到异吲哚啉衍生物6a-6j；随后经过脱保护基和与异氰酸酯7a-7f的缩合反应，高效构建了目标化合物库。这种模块化合成策略为快速构效关系研究奠定了基础。

通过系统的构效关系分析，研究人员发现苯环取代基的电子效应和空间位阻对抑制活性影响显著。当R¹为4-甲氧基苯基时（化合物2e），其人源STING抑制IC₅₀达到16.1 nM；而苯并呋喃-3-基取代的化合物2g则表现出均衡的种属抑制活性（人源和小鼠STING的IC₅₀分别为45.1 nM和48.8 nM）。进一步的结构优化中，他们在吲哚环的5位引入氟原子，得到了最优化合物3b，其人源和小鼠STING抑制IC₅₀分别达到6.2 nM和12.5 nM，显著优于阳性对照H151。

在机制研究层面，Western blotting实验证实3b能够剂量依赖性地抑制MSA-2（人源STING激动剂）和DMXAA（小鼠STING激动剂）诱导的STING、TBK1和IRF3磷酸化。实时荧光定量PCR结果进一步显示，3b可显著降低干扰素刺激基因（ISG15、IFN-β、CCL5等）的mRNA表达水平，且这些抑制作用并非由细胞毒性引起。这些结果表明3b通过特异性阻断STING/TBK1/IRF3信号轴发挥抗炎作用。

在动物模型验证中，研究人员建立了顺铂诱导的急性肾损伤模型。顺铂通过引起肾小管细胞DNA损伤，激活cGAS-STING通路，导致肾脏炎症和功能异常。实验结果显示，给予3b（5 mg/kg）治疗可显著降低血清肌酐（CREA）和尿素氮（BUN）水平，改善肾功能；肾脏组织学检查也表明3b能有效减轻肾小管扩张、坏死和管型形成等病理改变。同时，肾脏组织中白细胞介素-6（IL-6）、IP-10、ISG15和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎症因子mRNA表达水平也显著下调，证实3b通过抑制STING通路减轻肾脏局部炎症反应。

为探究3b与STING蛋白的相互作用模式，研究人员进行了分子对接模拟。结果显示3b以线性构象嵌入STING蛋白的跨膜结构域，其吲哚环2位碳原子与Cys91硫原子距离仅2.7 ?，提示可能形成共价结合。体外代谢实验发现3b可与谷胱甘肽（GSH）或半胱氨酸发生结合反应，且结合位点确认为吲哚环。当研究人员合成2位甲基化的衍生物2k时，其STING抑制活性完全丧失，进一步证实该位点对维持活性至关重要。

本研究的关键技术方法包括：基于结构的药物设计、系统的构效关系（SAR）研究、体外报告基因实验（THP1-Blue-ISG和RAW-Lucia-ISG细胞系）、Western blotting检测信号通路蛋白磷酸化、实时荧光定量PCR分析基因表达、分子对接模拟以及小鼠疾病模型验证（使用C57BL/6小鼠建立顺铂诱导的急性肾损伤模型）。

本研究成功开发了一类新型异吲哚啉-2(1H)-甲酰胺STING抑制剂，其中先导化合物3b展现出优异的种属抑制活性和明确的机制作用。其在细胞水平和动物模型中的有效性和安全性，为开发治疗STING相关自身免疫和炎症性疾病的创新药物提供了重要候选化合物。这项研究不仅拓展了STING抑制剂的化学结构类型，也为深入理解小分子与STING蛋白的相互作用模式提供了新视角。

研究结论与讨论部分强调，化合物3b作为高效STING抑制剂，其创新之处在于通过合理的结构优化获得了均衡的种属活性，并首次揭示了异吲哚啉骨架在STING抑制中的应用价值。该化合物在顺铂诱导的急性肾损伤模型中的保护作用，证实了靶向STING通路在炎症相关疾病治疗中的可行性。值得注意的是，3b可能通过共价作用模式与STING结合，这为未来设计不可逆抑制剂提供了新思路。总之，这项研究为自身免疫和炎症性疾病的治疗开辟了新途径，具有重要的科学意义和临床转化价值。