新型螺[色烯-2,2'-二氢吲哚]类化合物作为肽基精氨酸脱亚胺酶IV强效抑制剂的合成与评价及其治疗类风湿性关节炎的应用研究

本研究针对肽基精氨酸脱亚胺酶同工酶4(PADI4)在类风湿性关节炎(RA)中的关键作用，通过筛选3760种天然产物库发现螺[色烯-2,2'-二氢吲哚]新型骨架，优化获得强效PADI4抑制剂化合物7（6,8-二甲氧基-1',3',3'-三甲基螺[色烯-2,2'-二氢吲哚]），体内实验证实其可显著改善II型胶原抗体/LPS诱导的小鼠RA模型症状，为RA靶向治疗提供新策略。

　　

类风湿性关节炎作为一种常见的自身免疫性疾病，其发病机制与蛋白质异常瓜氨酸化密切相关。这一过程主要由肽基精氨酸脱亚胺酶(PADIs)家族催化，其中PADI4同工酶的过度活化会导致大量瓜氨酸化蛋白产生，进而触发针对这些修饰蛋白的自身抗体反应，最终引发关节炎症和组织损伤。尽管已有Cl-amidine、BB-Cl-amidine和GSK484等PADI抑制剂进入临床前研究阶段，但针对PADI4的高效选择性抑制剂仍存在巨大开发需求。

针对这一科学问题，台湾地区"国家卫生研究院"（National Health Research Institutes）的研究团队通过系统性药物发现策略，从天然产物库中筛选出具有全新骨架的PADI4抑制剂。研究人员首先对包含3760种化合物的TimTec LLC天然产物库进行筛选，发现1',3',3'-三甲基-6,8-二硝基螺色烯-2,2'-二氢吲哚这一先导结构，随后通过结构优化获得一系列螺[色烯-2,2'-二氢吲哚]衍生物。该研究成果发表在药物化学领域权威期刊《European Journal of Medicinal Chemistry》上。

研究采用多学科交叉的技术路线：通过高通量筛选发现先导化合物；运用理性药物设计进行结构优化；采用核磁共振（¹H NMR）和高效液相色谱(HPLC)进行化合物表征；建立体外酶抑制实验评价PADI4/PADI2选择性；通过细胞瓜氨酸化检测验证生物学效应；最终使用II型胶原抗体/LPS诱导的小鼠关节炎模型(CAIA)进行体内药效评价。

【Hit Generation and Pharmacophore Identification】
研究团队从天然产物库筛选获得先导化合物1，其独特的螺环结构展现出对PADI4的抑制活性。通过结构-活性关系分析，研究人员发现6,8位硝基替换为甲氧基可显著提高活性，由此开发出化合物7为代表的优化系列。

【Conclusion】
实验证实化合物7能有效抑制PADI4酶活（IC₅₀达纳摩尔级），在细胞模型中降低瓜氨酸化水平，并在CAIA小鼠模型中显著改善关节炎症状。该研究不仅验证了PADI4作为RA治疗靶点的可行性，更为重要的是发现螺[色烯-2,2'-二氢吲哚]这一全新药效团，为开发选择性PADI4抑制剂提供了创新结构模板。

讨论部分强调，相较于现有PADI抑制剂，该系列化合物展现出更好的PADI4/PADI2选择性特征。由于PADI2在神经系统中的重要作用，这种选择性对减少潜在副作用具有重要意义。研究人员Shiow-Ju Lee、Cheng-Wei Yang等指出，化合物7的优异体内外活性使其具备成为临床候选药物的潜力，后续将围绕该骨架开展更深入的构效关系研究和药理毒理评价。该工作同时获得台湾地区科技主管部门（NSTC、MOST）的多项基金支持，体现了其重要的转化医学价值。