基于吲哚啉HDAC6抑制剂的PROTAC工具逆转TGF-β1诱导的人肺成纤维细胞纤维化表型研究

本研究针对特发性肺纤维化(IPF)治疗药物匮乏的现状，创新性地开发了靶向组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)的蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)。研究人员设计合成了一系列以吲哚啉类HDAC6抑制剂为配体的新型PROTAC分子，其中5a和5c在A549肺癌细胞和IMR-90肺成纤维细胞中展现出显著的HDAC6降解能力，并能有效逆转TGF-β1诱导的纤维化表型。该研究为IPF治疗提供了全新的蛋白降解策略，拓展了PROTAC技术在罕见病治疗中的应用前景。

　　

特发性肺纤维化(IPF)是一种进行性、致死性的间质性肺疾病，全球约300万患者深受其害。目前临床仅有的两种获批药物（吡非尼酮和尼达尼布）仅能延缓疾病进展，肺移植成为终末期患者的最后选择。这种"无药可医"的困境，促使科学家们不断探索新的治疗靶点和干预策略。近年来，表观遗传调控在IPF发病中的作用备受关注，其中组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)被证实通过调节TGF-β1-PI3K-AKT和TGF-β1-SMAD3信号通路，在肺纤维化进程中扮演关键角色。

针对这一重大医学难题，国内多所研究机构联合开展了一项创新性研究，开发了基于吲哚啉HDAC6抑制剂的蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)，相关成果发表在《European Journal of Medicinal Chemistry Reports》。研究人员首先通过结构导向的理性药物设计，以自主研发的HDAC6抑制剂1（IC₅₀=41.9 nM）为靶蛋白配体，pomalidomide为E3连接酶配体，设计合成了包含不同连接链的PROTAC分子库（5a-d、23c和6）。研究团队运用分子对接和分子动力学模拟预测三元复合物形成，并通过Western blot、免疫荧光等技术在细胞水平验证了PROTAC的降解效率和抗纤维化作用。

关键技术方法包括：1)基于晶体结构的理性药物设计；2)点击化学合成PROTAC分子库；3)分子对接和400 ns分子动力学模拟预测三元复合物稳定性；4)Western blot检测HDAC6降解和α-微管蛋白乙酰化水平；5)TGF-β1诱导的IMR-90人肺成纤维细胞纤维化模型评估抗纤维化效果；6)蛋白酶体和neddylation抑制剂实验验证降解机制。

在结构导向的理性药物设计部分，研究人员通过分析1与斑马鱼HDAC6的共晶结构（PDB id: 6V79），确定吲哚环5位为最佳连接位点。合成的PROTAC分子中，5a和5c对HDAC6表现出纳摩尔级抑制活性（IC₅₀分别为43 nM和8.96 nM），且对HDAC1、HDAC8和HDAC10具有良好选择性。Western blot分析显示，5a和5c在A549细胞中能有效降解HDAC6，最佳降解浓度和时间分别为10 μM和18-24 h。分子动力学模拟揭示了5a与HDAC6和CRBN形成稳定三元复合物的关键相互作用，包括His550、Arg373等残基参与的氢键网络。

在IMR-90肺成纤维细胞实验中，5a（1 μM，24 h）可显著降低HDAC6蛋白水平，同时增加乙酰化α-微管蛋白表达。机制研究表明，5a诱导的HDAC6降解依赖于蛋白酶体活性和CRBN介导的neddylation过程，因为蛋白酶体抑制剂MG132和neddylation抑制剂MLN4924都能阻断这一过程。在TGF-β1诱导的纤维化模型中，5a和5c能显著抑制纤维连接蛋白(fibronectin)表达，并破坏α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)应力纤维的形成，这些效应可被MG132逆转，证实了其作用依赖于蛋白酶体途径。

研究结论指出，这是首次将PROTAC技术应用于IPF样条件的抗纤维化研究。5a和5c作为首创的HDAC6靶向降解剂，不仅能有效降解HDAC6，还能逆转TGF-β1诱导的关键纤维化标志物表达和细胞表型改变。该研究的重要意义在于：1)验证了HDAC6降解（而不仅是抑制）作为IPF治疗新策略的可行性；2)揭示了PROTAC技术在纤维化疾病治疗中的应用潜力；3)为开发选择性更高的HDAC6降解剂提供了分子设计基础。研究人员特别强调，与传统的HDAC抑制剂相比，PROTAC能同时消除HDAC6的催化功能和非催化功能，这可能带来更全面的治疗效果。这项开创性工作为IPF等罕见病的靶向治疗开辟了新途径，也为PROTAC技术在非肿瘤领域的应用提供了重要参考。