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研究人员针对白色念珠菌感染治疗难题，开展靶向 Yck2 的研究，获有效抑制剂，为抗真菌治疗提供新方向。
# 靶向 Yck2：对抗白色念珠菌感染的新希望
在健康的人体内，各种微生物和谐共生，相安无事。但当免疫系统出现漏洞时，一些原本无害的微生物就可能摇身一变，成为威胁生命的 “杀手”，白色念珠菌（Candida albicans）便是其中之一。它是一种广泛存在于人体的真菌，通常情况下与人体和平共处。可一旦人体免疫力下降，比如在接受癌症化疗、器官移植后使用免疫抑制剂，或者感染 HIV-1 病毒导致免疫系统受损时，白色念珠菌就会趁机兴风作浪，引发严重的真菌感染。据统计，在发达国家，白色念珠菌是导致威胁生命的真菌感染的最常见原因，即便经过治疗，其死亡率仍常常超过 40%。
目前，治疗系统性真菌感染的药物选择十分有限，一线抗真菌药物仅有唑类、多烯类、嘧啶 5 - 氟胞嘧啶和棘白菌素类这四类。然而，这些药物都存在各种问题，比如宿主毒性、抗菌谱窄，以及真菌容易对其产生耐药性。随着免疫抑制人群的不断扩大，真菌感染的治疗变得愈发困难，研发新型抗真菌药物迫在眉睫。
在此背景下，来自多伦多大学、北卡罗来纳大学教堂山分校等多个研究机构的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于白色念珠菌的蛋白激酶 Yck2，试图通过靶向该蛋白激酶，开发出新型抗真菌药物。相关研究成果发表在《Nature Communications》杂志上。
研究人员开展此项研究运用了多种关键技术方法。在化合物合成方面，通过设计并合成 GW461484A（GW）的类似物，对其进行结构改造。在活性检测上，利用激酶抑制试验、细胞生长抑制试验等，评估化合物对 Yck2 激酶活性和白色念珠菌生长的影响。借助代谢稳定性试验，研究人员测定化合物在小鼠肝微粒体中的稳定性。结构生物学技术如 X 射线晶体学，用于解析化合物与 Yck2 的结合模式。在动物实验中，建立中性粒细胞减少的小鼠系统性感染模型，评估化合物的体内抗真菌活性和药代动力学特性。
1. 设计并合成 GW 类似物
研究人员以之前发现的对白色念珠菌有活性的化合物 GW 为基础，通过两种互补的方法进行优化。一方面，合成具有咪唑并 [1,2-a] 吡啶核心的生物电子等排体；另一方面，对 GW 的吡唑并 [1,5-a] 吡啶核心进行 R 基团取代。在设计过程中，他们依据 GW 与 Yck2 的共结构以及预测的细胞色素 P450（CYP450）代谢热点，对可能影响激酶抑制和抗真菌活性的基团进行针对性改造，以提高化合物的代谢稳定性、激酶选择性和抗真菌活性。
2. 评估化合物的活性和选择性
合成一系列 GW 类似物后，研究人员对其抑制白色念珠菌 Yck2 激酶活性的能力进行检测。结果显示，24 种化合物中有 20 种能够有效抑制 Yck2 激酶活性，半数抑制浓度（IC50）小于 1μM 。同时，研究人员还对这些化合物进行了针对人酪蛋白激酶 Iα（CK1α）的抑制试验，以评估其真菌选择性。结果表明，大多数化合物对白色念珠菌 Yck2 的抑制作用比对人 CK1α 更强，选择性倍数在 2 - 41 倍之间。不过，咪唑并 [1,2-a] 吡啶生物电子等排体类化合物对 Yck2 的选择性普遍低于吡唑并 [1,5-a] 吡啶类化合物。
3. 筛选具有抗真菌活性和代谢稳定性的化合物
研究人员进一步检测化合物在全细胞水平的抗真菌活性，通过在模拟宿主条件下对白色念珠菌进行生长抑制试验，发现部分化合物在细胞水平具有良好的抗真菌活性，而一些在生化试验中表现出抑制 Yck2 活性的化合物，在全细胞试验中却没有抗真菌活性，这表明化合物的细胞内积累可能受到某些因素的影响。此外，通过小鼠肝微粒体稳定性试验，研究人员发现含有氟、三氟甲基和氰基取代基的化合物代谢稳定性显著提高。最终，筛选出两种 6 - 氰基取代的化合物 2a 和 1e，它们在靶点抑制活性、全细胞抗真菌活性和代谢稳定性方面表现出色，被优先选择进行进一步研究。
4. 验证化合物对 Yck2 的靶向抑制作用
为了确认 2a、2b、1e 和 1f 对 Yck2 的靶向抑制作用，研究人员采用了遗传学方法。利用一种 YCK2 基因剂量可调控的白色念珠菌菌株，在有或无强力霉素（DOX）存在的情况下，对这些化合物进行剂量响应试验。结果发现，在 DOX 存在下，菌株对化合物的敏感性显著增加，这表明这些化合物确实通过抑制 Yck2 发挥抗真菌作用。此外，研究人员还发现，这些化合物能够使白色念珠菌对棘白菌素类药物（如卡泊芬净）更加敏感，进一步证明了它们的抗真菌机制与 Yck2 抑制有关。
5. 评估化合物的体外治疗潜力
研究人员在体外利用哺乳动物细胞培养模型，评估了这些化合物的治疗潜力。在与人类肝癌细胞系 HepG2 和绿色荧光蛋白（GFP）标记的耐棘白菌素白色念珠菌共培养实验中，发现 GW、2a、2b、1e 和 1f 能够有效清除共培养体系中的白色念珠菌，同时对 HepG2 细胞的存活影响较小。在与小鼠单核巨噬细胞系 J774A.1 和白色念珠菌的共培养实验中，这些化合物能够剂量依赖性地挽救巨噬细胞的活力，抑制白色念珠菌的生长和丝状化，从而提高巨噬细胞对白色念珠菌的清除能力。
6. 解析化合物与 Yck2 的结合模式
通过 X 射线晶体学技术，研究人员解析了 1e、1f、2a 和 2b 与 Yck2 的共结构，发现这些化合物在 Yck2 的 ATP 结合位点占据了与 GW 几乎相同的位置，但它们与 Yck2 的相互作用存在差异。例如，1e 和 2a 的 6 - 氰基能够与 Yck2 中的 Asp167 形成有利的 N - O 极性相互作用，这是 GW 所不具备的。此外，这些化合物与 Yck2 的 P 环相互作用方式也有所不同，提示它们与 P 环的相互作用可能是短暂的。
7. 评估化合物的体内药代动力学和抗真菌疗效
研究人员对筛选出的化合物进行了体内药代动力学研究，发现 2a 和 1e 在小鼠体内具有良好的口服生物利用度和较长的终末半衰期。在口服给药 25mg/kg 后，2a 和 1e 的血浆最大浓度（Cmax）均高于其体外抗真菌有效浓度。进一步在中性粒细胞减少的小鼠侵袭性念珠菌病模型中评估它们的抗真菌疗效，结果显示，2a 和 1e 作为单一药物能够显著降低肾脏中的真菌载量，与卡泊芬净联合使用时，抗真菌效果更加显著。
在这项研究中，研究人员通过多学科交叉的方式，成功开发出针对白色念珠菌 Yck2 的小分子抑制剂，这些抑制剂在体内外均展现出良好的抗真菌活性和药代动力学特性。这一研究成果不仅验证了 Yck2 作为抗真菌靶点的有效性，还为新型抗真菌药物的研发提供了新的策略和方向。尽管目前这些先导化合物还需要进一步优化，以获得具有亚微摩尔抗真菌活性的临床候选药物，但该研究为解决日益严重的白色念珠菌感染问题带来了新的希望，也为其他真菌病的治疗研究提供了重要的参考。未来，有望基于这些研究成果，开发出更多高效、低毒的抗真菌药物，为全球公共卫生事业做出贡献。
