新型 PAK1/HDAC6/HDAC10 抑制剂 ZMF-25：三阴性乳腺癌治疗的新希望

三阴性乳腺癌（TNBC）治疗困难，研究人员开展针对 TNBC 治疗策略的研究。设计合成系列化合物，发现 ZMF-25 可抑制 PAK1、HDAC6 和 HDAC10，诱导细胞死亡。为 TNBC 治疗提供新策略。

　　三阴性乳腺癌（TNBC），这一极具侵袭性的乳腺癌亚型，如同癌症领域的 “顽石”，给临床治疗带来了巨大挑战。它缺乏有效的治疗靶点，也没有获批的靶向疗法，患者预后较差。当前的治疗手段，如内分泌治疗、化疗、免疫治疗和靶向治疗，疗效都十分有限。TNBC 的异质性体现在能量代谢、表观遗传修饰和微环境等多个方面，这使得现有的治疗方案难以精准打击癌细胞。例如，TNBC 的代谢重编程使其对有氧糖酵解（Warburg 效应）高度依赖，即便在氧气充足的情况下，也会通过增强糖酵解来满足增殖和应激生存的需求，这让它对糖酵解抑制剂更为敏感。同时，其独特的肿瘤微环境又促进了癌细胞的增殖、血管生成、抗凋亡、免疫抑制和耐药性。在表观遗传方面，失调的机制更是推动了 TNBC 的进展，涉及增殖、免疫逃逸、转移和耐药等关键致癌过程。因此，寻找新的治疗策略迫在眉睫。

为攻克这一难题，来自未知研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们致力于开发能够有效治疗 TNBC 的新型抑制剂，通过同时抑制 p21 激活激酶 1（PAK1）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）IIb 类（HDAC6/10），为 TNBC 的治疗开辟新路径。研究最终发现了一种名为 ZMF-25 的化合物，它在 TNBC 治疗中展现出了巨大的潜力，该研究成果发表在《Research》上。

研究人员在探索过程中，采用了多种关键技术方法。运用基于结构的筛选和药效团整合策略，设计并合成一系列吡啶并 [2,3-d] 嘧啶 - 7 (8H)- 酮部分衍生物。利用表面等离子共振（SPR）和细胞热位移分析（CETSA）来确认 ZMF-25 与 PAK1 和 HDAC IIb 的靶向结合。通过分子对接和动力学模拟，深入了解其潜在的结合模式和亚型选择性的结构基础。还借助转录组学分析，揭示 ZMF-25 诱导细胞死亡的潜在机制。

下面来看看具体的研究结果：

1. PAK1/HDAC6/10 作为治疗靶点的潜力：研究人员分析了 PAK1 和 HDAC IIb 在乳腺癌不同阶段的表达水平和生存曲线。发现 PAK1 和 HDAC10 在乳腺癌组织中的表达高于正常个体，且高表达与患者高死亡率相关。同时，单独敲低 PAK1 或 HDAC6，以及同时敲低 PAK1、HDAC6 和 HDAC10，都能显著抑制 MDA-MB-231 细胞的活力和增殖。此外，PAK1 抑制剂 FRAX486、HDAC6 抑制剂 tubastatin A 和 HDAC10 抑制剂 DKFZ-748 联合使用，对 MDA-MB-231 细胞具有协同抑制作用，这表明抑制 PAK1 和 HDAC IIb 可能是 TNBC 治疗的有效策略。
2. ZMF-25 的设计与合成：研究人员基于对 PAK1 和 HDAC IIb 结构的深入研究，设计并合成了一系列衍生物。从最初的化合物筛选，到结构优化，最终得到了 ZMF-25。ZMF-25 对 PAK1、HDAC6 和 HDAC10 具有显著的抑制活性，IC₅₀值分别为 33 nM、64 nM 和 41 nM，且在 MDA-MB-231 细胞中表现出良好的亚型选择性和抗增殖活性，IC₅₀值为 0.76 μM。
3. ZMF-25 的结合机制：通过分子对接和 MD 模拟，研究人员揭示了 ZMF-25 与 PAK1、HDAC6 和 HDAC10 的结合机制。在与 PAK1 结合时，其氨基嘧啶部分与 Leu³⁴⁷残基形成两个关键氢键，吡啶并 [2,3-d] 嘧啶 - 7 (8H)- 酮部分占据疏水口袋，还有多种相互作用稳定其活性构象。与 HDAC6 结合时，羟肟酸基团螯合催化锌离子，形成多个氢键。与 HDAC10 结合时，侧链插入底物去乙酰化结合位点，核心部分作为 CAP 基团锚定在底物识别位点。SPR 和 CETSA 分析进一步证实了 ZMF-25 与这些靶点的直接结合。
4. ZMF-25 对细胞增殖和迁移的影响：ZMF-25 在体外实验中显著抑制了 MDA-MB-231 细胞的增殖和迁移。通过免疫荧光和 Western blot 分析发现，ZMF-25 抑制了 PAK1、HDAC6 和 HDAC10 的活性，降低了相关底物的磷酸化或乙酰化水平。同时，ZMF-25 减少了细胞中 Ki-67 和 EdU 的表达，抑制了 3D 球体的形成，表明其对细胞增殖的抑制作用。在迁移实验中，ZMF-25 抑制了肿瘤细胞的迁移能力，促进了 E-cadherin 的表达，抑制了 Snail 的表达。
5. ZMF-25 的作用机制：转录组学分析表明，ZMF-25 诱导细胞死亡的机制涉及自噬、糖酵解和氧化应激调节等途径。ZMF-25 抑制了 MDA-MB-231 细胞的葡萄糖摄取、乳酸脱氢酶 A（LDHA）的表达和乳酸生成，降低了细胞的糖酵解活性。同时，它促进了活性氧（ROS）的生成，导致线粒体损伤，抑制了细胞的能量代谢。此外，ZMF-25 通过抑制 AKT/mTOR/ULK1 信号通路，促进了自噬相关的细胞死亡。
6. ZMF-25 的体内研究：ZMF-25 在体内表现出良好的药代动力学（PK）性质，半衰期为 1.4 h，具有较高的暴露水平（AUC_0-∞ = 9,100.7 μg*h/l）和适度的最大血浆浓度（C_max = 5,113.1 μg/l）。在 MDA-MB-231 异种移植裸鼠模型中，ZMF-25 显著抑制了肿瘤的生长，且毒性较低。在尾静脉注射模型中，ZMF-25 也能有效抑制 TNBC 细胞的转移。

研究结论表明，ZMF-25 是一种新型且有效的 PAK1/HDAC6/HDAC10 三重靶向抑制剂。它通过抑制 PAK1/HDAC6/HDAC10，诱导线粒体代谢崩溃和自噬相关的细胞死亡，从而抑制 TNBC 的增殖和迁移。ZMF-25 在体内具有良好的治疗潜力和较低的毒性，为 TNBC 的治疗提供了新的策略和希望。然而，虽然目前研究显示 ZMF-25 安全性良好，但长期安全性仍需进一步研究。未来，需要对其作用机制进行更深入的探索，优化治疗方案，以实现更好的临床转化，为 TNBC 患者带来新的曙光。