新型噻唑酰胺类炎症小体(NLRP3)与细胞焦亡(pyroptosis)通路抑制剂的发现及其机制研究

针对NLRP3炎症小体异常激活引发的细胞焦亡(pyroptosis)与多种炎症疾病，研究人员通过虚拟筛选与实验验证，发现新型噻唑酰胺化合物21能浓度依赖性抑制GSDMD切割、IL-1β释放及LDH渗出，其通过结合NLRP3活性位点并阻断NF-κB信号与GSDMD-NT寡聚化发挥广谱抑制作用，为炎症性疾病治疗提供新候选药物。

　　

论文解读

背景与科学问题
当细胞感知病原体入侵或内部损伤时，NLRP3等模式识别受体(PRRs)会组装成炎症小体(inflammasome)，激活caspase-1并切割Gasdermin D (GSDMD)，其N端片段(GSDMD-NT)在细胞膜上成孔导致细胞焦亡(pyroptosis)，释放IL-1β等促炎因子。这一过程与阿尔茨海默病、COVID-19、痛风等疾病密切相关。尽管已有MCC950、CY-09等NLRP3抑制剂进入临床试验，但尚无药物获批，亟需开发新型抑制剂。

研究团队与目标
中国研究团队通过虚拟筛选结合实验验证，从13.5万化合物库中锁定噻唑酰胺类候选分子，重点解析化合物21对NLRP3炎症小体-细胞焦亡通路的抑制作用机制。

关键技术方法

1. 基于Schr?dinger软件的虚拟筛选（PDB:7ALV）与分子动力学模拟
2. 细胞模型（THP-1巨噬细胞）中LDH释放、qRT-PCR检测炎症因子
3. 热位移实验(thermal shift assay)验证化合物与NLRP3结合
4. 免疫印迹分析GSDMD切割及寡聚化

研究结果

1. 虚拟筛选发现噻唑酰胺类先导化合物
通过Lipinski五规则初筛13.5万化合物，经分子对接锁定噻唑酰胺骨架。化合物21在细胞模型中显著抑制nigericin诱导的LDH释放（IC₅₀=1.2 μM），优于阳性对照MCC950。

2. 多维度验证抗焦亡活性
浓度依赖性抑制GSDMD切割（ASP275位点）及IL-1β分泌，同时下调NLRP3、pro-IL-1β的mRNA表达，提示其可能阻断NF-κB priming信号。

3. 靶点作用机制解析
热位移实验显示化合物21使NLRP3蛋白熔解温度升高3.8°C（10 μM），分子动力学模拟证实其稳定结合NLRP3的ATPase结构域，阻碍炎症小体组装。

4. 广谱抑制效应
除NLRP3外，化合物21对AIM2和NLRC4炎症小体驱动的焦亡同样有效，机制涉及抑制GSDMD-NT寡聚化及膜孔形成。

结论与意义
该研究首次报道噻唑酰胺类化合物21通过三重机制发挥作用：直接结合NLRP3、干扰NF-κB priming信号、阻断GSDMD-NT寡聚化。其广谱抑制特性为多炎症小体相关疾病（如自身炎症综合征）提供了潜在治疗策略。论文发表于《Bioorganic Chemistry》，为后续结构优化与临床前研究奠定基础。