新型Keap1抑制剂CB5712809通过上调SQSTM1/p62介导的Nrf2激活诱导结肠癌细胞死亡

本研究针对结直肠癌(CRC)中Keap1-Nrf2信号通路失调问题，通过虚拟筛选和分子动力学模拟发现新型Keap1抑制剂CB5712809。该化合物能以nM级浓度抑制CRC细胞增殖，诱导G2/M期阻滞，并通过下调Keap1、上调SQSTM1/p62和Nrf2表达发挥抗癌作用，为靶向Keap1的CRC治疗提供了新策略。

　　

在肿瘤治疗领域，Kelch样ECH关联蛋白1（Keap1）与核因子E2相关因子2（Nrf2）的相互作用一直是研究热点。Keap1作为Nrf2的主要负调控因子，在多种癌症中过度表达，导致氧化应激防御机制失调，促进肿瘤发展。特别是在结直肠癌（CRC）中，Keap1-Nrf2-SQSTM1/p62信号轴的异常与肿瘤进展和耐药性密切相关。然而，目前针对该通路的有效抑制剂仍显不足，亟需开发新型靶向药物。

为此，King Khalid University的研究团队在《Discover Oncology》发表了一项突破性研究。他们通过计算生物学与实验验证相结合的策略，发现了一种具有临床应用潜力的Keap1小分子抑制剂CB5712809。这项研究不仅揭示了该化合物与Keap1蛋白的精确结合模式，还系统评估了其对CRC细胞增殖、周期调控和关键信号分子的影响，为靶向Keap1的抗癌药物开发提供了重要依据。

研究主要采用了几项关键技术：1）基于ChemBridge化合物库（约75万种）的高通量虚拟筛选；2）200 ns的原子分子动力学（MD）模拟结合MM-PBSA结合自由能计算；3）使用HCT116和Caco-2两种CRC细胞系进行体外验证；4）流式细胞术分析细胞周期和靶蛋白表达。

研究结果部分：

"Structure of Keap1 protein"：通过晶体结构分析揭示了Keap1的关键氨基酸残基和配体结合腔，为后续虚拟筛选奠定结构基础。

"High throughput virtual screen"：从ChemBridge库中筛选出结合能为-10.1 kcal/mol的顶级化合物CB5712809，其结合亲和力优于已知抑制剂Kl696（-9.0 kcal/mol）。

"Protein-ligand interaction analysis"：发现CB5712809与Keap1形成4个疏水相互作用（Phe478等）和4个氢键（Arg415等），MD模拟显示平均维持1个稳定氢键。

"Atomistic molecular dynamic simulation"：200 ns模拟轨迹证实复合物稳定性，配体RMSD在100 ns后达到平衡，MM-PBSA计算结合自由能为-25.20 kcal/mol。

"Effect on Keap1:Nrf2 inhibition and CRC proliferation"：CB5712809抑制Keap1活性的IC₅₀为36.73 nM，对HCT116和Caco-2细胞的GI₅₀分别为40.07 nM和102.80 nM，而对正常细胞CCD 841的毒性低（GI₅₀=4851 nM）。

"Cell cycle assay"：近GI₅₀浓度处理48小时后，HCT116和Caco-2细胞的G2/M期比例分别从20.68%增至38.98%、19.11%增至34.36%。

"Effect on Keap1 and downstream signals"：流式分析显示CB5712809剂量依赖性降低Keap1阳性细胞（HCT116中从27.62%降至6.31%），同时上调SQSTM1/p62（14.31%→47.16%）和Nrf2（23.46%→47.16%）表达。

结论与讨论部分指出，CB5712809通过独特的三重作用机制发挥抗癌效应：1）直接抑制Keap1功能；2）激活Nrf2介导的抗氧化反应；3）上调SQSTM1/p62促进选择性自噬。这种多靶点作用使其在CRC治疗中展现出显著优势。特别值得注意的是，该化合物对癌细胞的抑制浓度比正常细胞低两个数量级，预示良好的治疗窗口。

这项研究的创新性在于首次报道了CB5712809这一具有苯并咪唑-异喹啉二酮骨架的新型Keap1抑制剂，其结合模式和作用机制均有别于已知的1,2,3,4-四氢异喹啉类抑制剂。研究结果为开发靶向Keap1-Nrf2-SQSTM1/p62轴的抗癌药物提供了先导化合物，同时也为理解该通路在CRC中的作用机制提供了新视角。未来研究可进一步探索该化合物在动物模型中的疗效及其与现有化疗药物的协同作用。