抗癌药物Sapanisertib的疟疾治疗潜力：靶向疟原虫PI4Kβ和PKG的双重抑制剂研究

本研究针对疟原虫对现有药物（如青蒿素联合疗法）产生耐药性的严峻挑战，创新性地探索抗癌药物Sapanisertib作为双重靶向疟原虫磷脂酰肌醇4-激酶β型（PI4Kβ）和cGMP依赖性蛋白激酶（PKG）的抑制剂。通过结构优化获得化合物19和20，前者展现80%的体内寄生虫清除率，且具有高代谢稳定性和安全性（hERG IC50 30 μM）。该研究为开发多靶点抗疟药物提供了新策略。

　　

疟疾仍是全球重大公共卫生威胁，每年导致近60万人死亡，其中恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）最为致命。尽管青蒿素联合疗法（ACTs）是当前一线治疗方案，但耐药株的扩散使疗效持续衰减。与此同时，激酶抑制剂在癌症治疗中的成功应用启发科学家探索其抗疟潜力——疟原虫生命周期依赖多种激酶，包括磷脂酰肌醇4-激酶β型（PI4Kβ）和cGMP依赖性蛋白激酶（PKG）。然而，此前临床候选药物MMV390048因毒性终止开发，亟需新化学型。

在此背景下，研究人员发现抗癌药物Sapanisertib（TAK-228）能抑制疟原虫PI4Kβ和PKG，但存在细胞毒性风险。为优化其安全性，团队通过系统性结构改造，设计了一系列7位取代的吡唑并嘧啶衍生物。

研究采用多学科交叉方法：1）基于结构的药物设计（SBDD）通过同源建模和分子对接指导化合物优化；2）ADP-Glo激酶检测评估对PvPI4Kβ和PfPKG的抑制活性；3）体外抗疟实验采用72小时寄生虫乳酸脱氢酶（pLDH）法和³
H-次黄嘌呤掺入法；4）微somal代谢稳定性测试涵盖人、大鼠和小鼠肝微粒体；5）hERG抑制实验评估心脏毒性风险；6）伯氏疟原虫感染小鼠模型验证体内疗效。

设计与合成
通过Leuckart反应和Suzuki偶联等步骤构建了38个衍生物，重点考察苯环和吡啶环7位取代效应。苯环对位氯代物7（PfNF54 IC₅₀
=0.029 μM）展现最佳活性，而邻位取代导致活性丧失。

体外抗疟与溶解性
双取代化合物19（3-Cl,4-F）和20（3,4-Cl₂
）保持纳摩尔级活性（IC₅₀
≤0.039 μM），但固有溶解性普遍<5 μM。吡啶类似物虽提高溶解性（如31达30 μM），但抗疟效力下降2-4倍。

靶点抑制机制
19对PvPI4Kβ抑制达检测下限（IC₅₀
≤0.001 μM），同时抑制PfPKG（IC₅₀
=0.22 μM）；而20对PKG无抑制（IC₅₀

10 μM）。分子对接显示苯并恶唑片段与ATP结合口袋的D1430/K1308形成氢键，而氯/氟苯基占据核糖口袋。

安全性评估
20展现最佳安全性（CHO SI>1250），而吡啶类似物32因hERG IC₅₀
=21.62 μM存在潜在风险。代谢稳定性方面，25在三种肝微粒体中残留率>94%。

体内验证
19以4×50 mg/kg口服剂量使小鼠寄生虫负荷降低80%，其血药浓度持续超过体外IC₅₀
。但未实现完全治愈，可能与溶解性限制有关。

这项研究证实Sapanisertib衍生物可通过双重抑制疟原虫PI4Kβ/PKG发挥抗疟作用。化合物19的优异特性（PvPI4Kβ IC₅₀
≤0.001 μM、微somal稳定性>85%、hERG安全窗>30 μM）为开发多靶点抗疟药奠定基础。值得注意的是，该系列化合物选择性抑制疟原虫PI4Kβ而非人源同源蛋白，但保留对人mTOR的强抑制（IC₅₀
<15 nM），这种特性可能兼具直接杀寄生虫和调节宿主免疫的双重优势。未来需通过前药策略改善溶解性，并扩大激酶谱筛选以避免脱靶效应。该成果发表于《Journal of Medicinal Chemistry》，为应对抗疟药耐药危机提供了新思路。