《European Journal of Medicinal Chemistry》：Design, Synthesis and Biological Evaluation of Novel PARP inhibitors Against Acquired Drug-resistance
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通过系统优化YCH1899设计合成了新型PARPi，YCH3292在Capan-1/TP细胞中表现出0.23 nM的高效抑制活性，同时具有良好药代动力学特征，其机制涉及DNA双链断裂和先天性免疫信号通路激活，小鼠模型验证了其克服PARPi耐药性的潜力。
孙玉婷|曹明浩|张晓菲|环晓娟|何倩|鲍旭斌|苗泽红|何金雪|杨春豪
中国科学院上海药物研究所药物化学系，国家药物研究重点实验室，中国上海祖冲之路555号，201203
摘要
PARP1是PARPs家族中研究最为广泛的成员，在维持基因组稳定性方面发挥着关键作用。合成致死机制的发现促进了PARPi的发展。然而，随着PARPi适用范围的扩大，耐药性问题亟需得到解决。本文通过系统优化YCH1899，设计并合成了一系列新型PARPi。其中，YCH3292不仅对Capan-1/TP细胞表现出强烈的抗增殖活性（IC50 = 0.23 nM），还具有良好的药代动力学特性。细胞机制研究表明，它能够诱导DNA双链断裂（DSB）并激活先天免疫信号通路。更重要的是，YCH3292被证实是一种有前景的先导化合物，能够克服现有PARPi的获得性耐药性，并在小鼠肿瘤模型中引发抗肿瘤免疫反应。
引言
癌症的发生与基因组不稳定密切相关，而缺陷的DNA损伤修复（DDR）通路是其主要驱动因素[1]。为了维持生存能力，癌细胞往往对特定的DNA修复机制产生高度依赖，这使得这些通路成为极具治疗价值的目标[2]。聚(ADP-核糖)聚合酶1/2（PARP1/2）在修复DNA单链断裂中起着关键作用，因此成为癌症治疗的关键靶点[3], [4], [5]。最初，由于PARP1/2参与DDR，PARP1/2抑制剂（PARPi）被用作与放疗或化疗药物联合使用的化学增敏剂。PARP1抑制与BRCA1/2缺陷之间的合成致死性为PARPi单药治疗的临床开发提供了理论基础[6], [7]。迄今为止，PARPi在BRCA1/2突变恶性肿瘤的治疗中取得了显著疗效，已有几种化合物获得临床批准[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]。2019年，FDA批准Olaparib作为携带BRCA1/2突变的转移性胰腺癌的一线维持治疗药物[15]，这标志着胰腺癌治疗方式的转变，从化疗转向靶向治疗。值得注意的是，Olaparib仍是目前唯一用于治疗胰腺癌的PARPi。
尽管PARPi在精准医疗中显示出良好的疗效，但仍面临诸多临床挑战。研究表明，即使在携带BRCA1/2突变的卵巢癌患者中，也有约40%～50%的患者对治疗反应不佳[16], [17]。此外，获得性耐药性成为影响长期疗效的关键限制因素。随着治疗时间的延长，40%～70%的患者最终会出现耐药性[18], [19]。近年来，多项研究阐明了PARPi耐药性的机制：(1) 同源重组（HR）的恢复；(2) DNA复制叉的稳定；(3) 53BP1-RIF1-REV7通路的破坏；(4) PARP1功能的丧失[20], [21], [22], [23], [24], [25], [26]
为克服这些耐药机制，临床上采取了多种联合策略。基于PARP1的选择，其他靶点的确定主要基于以下三种机制：(1) 针对DDR通路相关因子以增强PARPi的敏感性，例如WEE1 G2检查点激酶（WEE1）、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）、热休克蛋白90（HSP90）等[27], [28], [29], [30], [31]
；(2) 使用DNA损伤剂与PARPi协同作用，例如DNA拓扑异构酶I（Top I）和微管蛋白等[32], [33]；(3) 与免疫检查点抑制剂联合使用，以抑制PARPi诱导的免疫逃逸
通过环GMP-AMP合成酶-干扰素基因刺激物（cGAS-STING）通路
[34], [35], [36]。虽然临床前研究显示出良好的疗效，但由于严重的毒性问题，其临床转化受到限制
[37][28]。联合治疗的临床前和临床数据推动了双靶点抑制剂的发展。除了前述靶点外，针对DNA聚合酶θ（Polθ）、细胞-间充质上皮转化因子（c-Met）、表皮生长因子受体（EGFR）等的新药也显示出初步的抗耐药效果
[38], [39], [40]。然而，现有的基于药效团连接的设计产生的化合物往往具有不理想的药理特性，这凸显了开发新型抗耐药性小分子PARPi的必要性。
在先前的研究中，我们团队发现YCH1899在体外和体内实验中均表现出强大的抗耐药活性[41]。机制研究表明，它通过抑制HR活性来诱导BRCAness（DNA双链断裂修复）。在此基础上，为了进一步探索YCH1899的结构-活性关系（SAR）并改善其理化性质，我们对其侧链进行了优化，并筛选了一系列抗耐药性PARPi。其中，YCH3292对亲本细胞系和耐药细胞系均表现出纳摩尔级别的抑制活性。进一步的机制研究表明，它能够诱导DNA双链断裂（DSB）并激活先天免疫信号通路。体内评估表明，YCH3292是一种口服有效的抗耐药性PARPi。这些结果表明YCH3292具有治疗耐药性癌症的潜力。
化学部分
化学结构
如图1所示，5,6,7,8-四氢咪唑[1,2-a]吡嗪衍生物I-1与NIS反应生成I-2。I-2经过Suzuki偶联反应与2-呋喃硼酸反应后，再与NBS反应得到中间体I-4。随后，I-4经脱保护反应并与邻苯二甲酰亚胺-1(2H)-酮结构单元缩合，生成目标产物S1、S3、S5～S8和S11～S13。S3在LiOH水溶液中水解生成目标产物S4。中间体I-4c与Dess-Martin试剂反应
结论
总结来说，本研究重点对化合物YCH1899进行了结构修饰和优化，深入了解了其药效团及其侧链的结构-活性关系。通过体外活性测定和药代动力学实验，成功筛选出了优化后的先导化合物YCH3292。与阳性对照化合物相比，其在Capan-1/TP细胞系中的活性提高了6.5倍。进一步的研究表明YCH3292
化学部分
除非另有说明，所有试剂均从商业供应商处购买，未经进一步纯化直接使用。室温指20-25°C。所有涉及空气或湿气敏感试剂的反应均在氩气（Ar）氛围下进行。所有反应的进程均通过薄层色谱（TLC）进行监测，使用标准TLC硅胶板，并在紫外光下观察结果。所有化合物均通过柱层析法进行纯化。
作者贡献声明
何倩：方法学研究、实验设计。鲍旭斌：实验研究。环晓娟：实验研究。杨春豪：项目指导、概念构思。苗泽红：项目指导、概念构思。何金雪：撰写、审稿与编辑、验证、资源协调。曹明浩：撰写初稿、实验研究。张晓菲：撰写、审稿与编辑、项目管理。孙玉婷：撰写初稿、实验研究
利益冲突
作者声明在本文中不存在任何实际或潜在的利益冲突。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDB0830000，资助人：Z. M.）和中国国家自然科学基金（82073875，资助人：J. H.）的支持。
