新型自分泌运动因子（ATX）抑制剂的设计合成及生物意义：三点锁定结合模式的创新突破

自分泌运动因子（ATX）与多种疾病相关，其信号通路中产生的溶血磷脂酸（LPA）在疾病发展中起关键作用。为开发更有效的 ATX 抑制剂，研究人员设计合成新型抑制剂。结果发现 “type VI” 抑制剂活性增强，且具新结合模式，为相关疾病治疗带来新希望。

　　在生命科学和医学领域，自分泌运动因子（Autotaxin，ATX）的研究一直备受关注。ATX 属于外核苷酸焦磷酸酶 / 磷酸二酯酶（ENPP）家族，它能水解溶血磷脂酰胆碱（LPC）产生具有生理活性的溶血磷脂酸（LPA）。LPA 与两类 G 蛋白偶联受体（GPCRs），即 LPA_{1 - 3}和 LPA_{4 - 6}结合后，会引发一系列细胞反应，如细胞因子分泌、细胞分化、迁移、增殖和存活等。然而，ATX/LPA 信号通路的失调与多种病理状况密切相关，像纤维化和癌症等疾病的发生发展都与之有关。

此前，虽然已经有针对 ATX 的抑制剂研究，并且根据其与 ATX 三方位点（活性位点、口袋和通道）的结合模式将抑制剂分为五类（I - V），但这些抑制剂在临床试验中的表现并不理想。例如，IV 型抑制剂 ziritaxestat 在治疗特发性肺纤维化（IPF）和系统性硬化症的临床试验中，因风险 - 收益比不理想而提前终止。这表明现有的抑制剂可能存在一些局限性，亟待开发新的、更有效的 ATX 抑制剂。

为了解决这些问题，来自 Galapagos 等研究机构的研究人员开展了一项关于设计、合成具有三点锁定结合模式的 ATX 抑制剂的研究。该研究成果发表在《Bioorganic 》上，为相关疾病的治疗带来了新的希望。

研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在化合物合成方面，通过设计新的合成路线来制备不同结构的化合物；利用 X 射线晶体学技术测定化合物与 ATX 的共晶结构，以明确抑制剂的结合模式；采用生化测定法监测化合物对 ATX 催化 LPC 转化为 LPA 的抑制活性；借助细胞实验，如 NIH 3T3 细胞迁移实验和 AKT、ERK1/2 磷酸化检测，评估抑制剂的细胞活性和对相关信号通路的影响；还进行了大鼠血浆实验，监测化合物对血浆中 LPA 生成的抑制作用 。

下面详细介绍研究结果：

• 设计：研究人员基于 IV 型抑制剂 GLPG1690 及其类似物与 ATX 结合的晶体结构，发现咪唑并 [1,2 - b] 哒嗪或咪唑并 [1,2 - a] 吡啶支架 2 位的乙基指向活性位点。为开发新的三点锁定机制抑制剂，他们计划扩展乙基大小并连接能与锌原子结合的基团，如羧酸、苯并恶唑烷酮部分等。为此，他们开发了新的合成路线，用肉桂醛替代丙醛，以便后期对 2 位取代基进行结构修饰。
• 化学：研究人员成功合成了一系列化合物，包括带有不同连接基团和取代基的 ATX 抑制剂。他们先合成了对照化合物 3，之后通过多步反应制备了关键中间体，如带有苯乙烯基的 7、带有醛基的 10 等，并进一步合成了具有亚甲基、乙烯基和丙烯基连接的多种化合物，详细的反应条件和产率都有明确记录。
• 构效关系（SAR）：研究人员以 4 - 氟苯基噻唑部分和特定取代基在咪唑并 [1,2 - b] 哒嗪支架 6 位进行构效关系研究。通过生化测定法检测化合物对 ATX 催化 LPC 转化为 LPA 的抑制活性，发现一些取代基能提高化合物的活性。例如，带有腈基（29）或苯并恶唑烷酮羧酰胺部分（4 和 41）的化合物活性显著提升，其中 4 和 41 的抑制活性比对照化合物 3 高约 40 倍 。
• 与 ATX 的共晶结构：为探究化合物活性提升的原因，研究人员对 29、4、41 和 25 与大鼠 ATX 进行共结晶，并通过 X 射线晶体学测定其结构。结果表明，29 虽能与 Trp²⁷⁵形成氢键提高活性，但未延伸至活性位点，属于 IV 型抑制剂；而 4、25 和 41 能占据 ATX 三方位点的所有三个口袋，形成新的 VI 型抑制剂。其中，4 和 41 的结构特点使其能与关键氨基酸残基形成稳定的相互作用，从而增强抑制活性 。
• 表型活性：研究人员对 4 和 41 进行表型活性研究，与之前的 IV 型抑制剂 ziritaxestat 对比。在细胞实验中，4 和 41 显著降低 NIH 3T3 细胞迁移，且对 ERK1/2 和 AKT 信号通路的抑制作用更强；在大鼠血浆实验中，4 和 41 也表现出很强的抑制 LPA 生成的活性，在血浆浓度高于 10 nM 时抑制率超过 50% 。

研究结论和讨论部分指出，研究人员成功创建了新型 ATX 抑制剂，即具有三点锁定结合模式的 VI 型抑制剂。新化合物 4 和 41 的 IC₅₀达到纳摩尔级别，且结合模式独特，利用了 ATX 三方位点的多个部分。它们在细胞迁移和抑制 LPA 下游信号传导方面表现出与 IV 型抑制剂相似但更高效的活性，在大鼠血浆中也能有效抑制 LPA 的产生。然而，目前仍需进一步研究 VI 型抑制剂在生理活性方面与其他类型抑制剂的差异，以及这种新的结合模式是否能带来更好的治疗效果。总体而言，该研究为 ATX 抑制剂的开发提供了新的方向，为相关疾病的治疗提供了潜在的新策略，具有重要的理论和实践意义。