基于TGF-β1/Smad信号通路调控的Genipin衍生物设计与合成：一种治疗肝纤维化的潜在候选药物

为解决肝纤维化缺乏有效药物的难题，研究人员通过结构修饰设计合成了一系列新型Genipin衍生物，靶向抑制TGF-β1/Smad通路介导的肝星状细胞（HSCs）活化。其中化合物C9在体外显著抑制α-SMA和COL1A1表达，并在CCl4 诱导的小鼠模型中展现优于原型药物的抗纤维化效果，兼具低毒性和良好药代动力学特性，为肝纤维化治疗提供了新策略。

　　

肝纤维化作为慢性肝病的共同终末病理改变，其核心机制是肝星状细胞（HSCs）在转化生长因子-β1（TGF-β1）刺激下活化转化为肌成纤维细胞，导致细胞外基质（ECM）过度沉积。尽管这一过程涉及TGF-β1/Smad信号通路的明确调控，但临床仍缺乏特异性靶向药物。天然产物Genipin虽显示出抗纤维化潜力，却因结构不稳定性和剂量依赖性毒性限制了应用。西藏自治区科技计划项目支持的研究团队通过理性药物设计，对Genipin的三大区域（半缩醛结构、酯键和羟基）进行系统性结构优化，旨在开发高效低毒的新型抗纤维化候选药物。

研究采用多步有机合成构建48个Genipin衍生物，通过核磁共振（NMR）和高分辨质谱（HRESI-MS）进行结构确证。体外实验选用人肝星状细胞系LX-2，以TGF-β1诱导建立纤维化模型，通过Western blot和qPCR检测α-SMA、COL1A1等纤维化标志物。体内研究采用CCl₄
诱导的SD大鼠肝纤维化模型，结合组织病理学（HE和Masson染色）及血清生化指标评估药效。药代动力学实验通过尾静脉注射测定化合物血浆浓度。

化学合成部分
通过区域选择性甲基化稳定Genipin的半缩醛结构（区域I），区域II引入酰胺键增强代谢稳定性，区域III进行羟基烷基化修饰。化合物C9作为最优结构，其甲基化半缩醛和4-氟苯甲酰胺基团显著提升稳定性。

体外药效评估
C9以剂量依赖性方式抑制TGF-β1诱导的Smad2/3磷酸化，下调α-SMA和COL1A1表达（抑制率分别达68.3%和72.1%），且细胞存活率保持在90%以上。分子对接显示C9通过氢键与TGF-β1受体胞外域结合，阻断信号传导。

体内药效验证
在CCl₄
模型中，C9治疗组肝脏胶原沉积面积减少61.4%，显著优于Genipin（38.2%）。血清ALT/AST水平表明其无肝毒性，且口服生物利用度达54.7%，半衰期延长至6.8小时。

机制研究
C9通过双重作用机制发挥作用：直接抑制TGF-β1受体二聚化，阻断Smad2/3-Smad4复合物核转位；同时上调Smad7（抑制型Smad）表达，形成负反馈调节。

该研究首次证实Genipin衍生物C9通过精准调控TGF-β1/Smad通路实现抗纤维化作用，其结构优化策略为天然产物改造提供范式。相较于临床在研药物如Galunisertib（TGF-βR1抑制剂），C9兼具多靶点作用和更低毒性，尤其适用于长期给药需求。研究成果发表于《European Journal of Medicinal Chemistry》，为开发源自传统中药的现代化抗纤维化药物奠定基础。