基于AR-A014418的双重糖原合成酶激酶3β/组蛋白去乙酰化酶抑制剂作为阿尔茨海默病潜在治疗药物的研究

本研究针对阿尔茨海默病(AD)多靶点治疗需求，通过结构改造GSK-3β抑制剂AR-A014418，开发出新型双重GSK-3β/HDACs抑制剂。化合物19展现出优异活性（GSK-3β IC50 =0.04μM，HDAC2/6 IC50 ≈1μM），能抑制tau蛋白过度磷酸化并具有神经保护作用。该研究为AD治疗提供了创新性多靶点药物设计策略。

　　

阿尔茨海默病(AD)作为最常见的神经退行性疾病，目前仍缺乏有效治疗手段。现有药物如乙酰胆碱酯酶抑制剂仅能缓解症状，而近年获批的β淀粉样蛋白抗体疗法又因疗效争议面临退市困境。这种治疗困境源于AD复杂的发病机制——涉及tau蛋白异常磷酸化、组蛋白修饰失调等多重病理过程。传统单靶点药物难以应对这种系统性网络紊乱，促使科学家转向多靶点药物(MTD)研发策略。

在此背景下，国外研究团队在《European Journal of Medicinal Chemistry》发表创新性研究。他们选择糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)这两个具有协同作用的靶点，以前期报道的GSK-3β抑制剂AR-A014418为起点，通过理性设计将HDAC抑制药效团引入其结构，构建了34个新型化合物库。

研究采用计算机辅助药物设计指导化合物优化，通过酶活性检测筛选先导化合物，并运用Western blot验证细胞水平靶点抑制效果。蛋白组学分析揭示化合物作用机制，同时通过MTT法和tau磷酸化检测评估神经保护活性。

设计
研究人员通过晶体结构分析发现AR-A014418的甲氧基处于溶剂暴露区，将其替换为HDAC抑制剂特征性的羟肟酸或苯甲酰胺基团，同时保留与GSK-3β关键相互作用的硝基噻唑片段。这种巧妙设计实现了单一分子同时靶向两个关键酶。

合成
采用模块化合成路线：先构建四氢吡喃保护的羟胺中间体，再通过异氰酸酯偶联和酸性脱保护等步骤，高效制备了目标化合物。对于含硝基噻唑的特殊结构，开发了基于CDI活化羧基的替代合成策略。

体外酶抑制
化合物19表现出卓越的双重抑制活性：GSK-3β抑制活性(IC₅₀
=0.04μM)优于原型药物AR-A014418(IC₅₀
=0.10μM)，同时对HDAC2(IC₅₀
=1.05μM)和HDAC6(IC₅₀
=1.52μM)保持微摩尔级抑制。选择性研究表明其对HDAC6具有纳摩尔级亲和力(K_i
=17nM)。

计算分析
分子对接显示19的硝基噻唑与GSK-3β的Val135和Asp200形成氢键网络，羟肟酸基团则与HDAC催化中心的Zn²⁺
螯合。这种双靶点结合模式解释了其高效抑制活性。

细胞实验
在SH-SY5Y神经母细胞瘤中，19显著增加GSK-3β Ser9磷酸化(失活形式)和组蛋白H3/α-tubulin乙酰化水平，证实其双靶点调控能力。尤为重要的是，在100μM浓度下仍无细胞毒性，且能完全阻断CuSO₄
诱导的tau过度磷酸化。

神经保护作用
在铜离子诱导的神经毒性模型中，19展现出96.1%的神经保护率，显著优于单靶点抑制剂AR-A014418(23.6%)和HDAC6选择性抑制剂Nexturastat A(84.7%)，凸显多靶点协同优势。

蛋白组学分析
全蛋白质组分析揭示19通过调控JAK-STAT信号通路、促进有丝分裂和凋亡执行阶段激活等多重机制发挥作用。特别值得注意的是其对胰岛素样生长因子(IGF)通路的调控，这可能与其改善tau病理的作用相关。

这项研究成功开发出首个基于AR-A014418结构的GSK-3β/HDAC双重抑制剂，化合物19展现出优于单靶点药物的协同效应和神经保护作用。其创新价值在于：1) 通过结构改造将两个独立药效团整合到单一分子；2) 证实同时抑制GSK-3β和HDAC能更有效阻断tau病理；3) 为AD多靶点药物研发提供了新范式。蛋白组学分析进一步揭示了这种双靶点调控独特的网络修复能力，为理解多靶点药物治疗神经退行性疾病机制提供了重要线索。该研究不仅推动AD治疗药物开发，也为其他复杂疾病的MTD设计提供了借鉴。