靶向Hsp90/HDAC6双通路抑制剂的理性设计：攻克侵袭性前列腺癌的新策略

研究人员针对去势抵抗性前列腺癌(CRPC)治疗中雄激素受体(AR)信号持续激活的临床难题，通过结构导向设计开发了新型Hsp90/HDAC6双靶点抑制剂。该研究基于2-氨基吡咯并[2,3-d]嘧啶骨架，通过靶向Hsp90的"内/外"亚口袋与HDAC6锌结合域，获得活性均衡的化合物17（HDAC6 IC50=28 nM，Hsp90 IC50=96 nM），其在3D肿瘤球模型中展现出显著抑制肿瘤起始细胞和成熟瘤体的双重功效，为CRPC治疗提供了创新性多靶点干预策略。

　　

前列腺癌作为男性第二大高发肿瘤，尽管雄激素剥夺疗法(ADT)初期有效，但多数患者会进展为致命性的去势抵抗性前列腺癌(CRPC)。这种恶性转变背后，是肿瘤细胞通过雄激素受体(AR)信号通路的异常重编程实现逃逸。近年来研究发现，分子伴侣热休克蛋白90(Hsp90)与表观调控因子组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)在该过程中形成致命联盟——Hsp90通过稳定AR促进其核转位，而HDAC6则通过去乙酰化调控Hsp90功能，两者形成正反馈循环。这种独特的交叉调控机制，使其成为CRPC治疗的理想双靶点。

意大利摩德纳和雷焦艾米利亚大学(University of Modena and Reggio Emilia)的Andrea Citarella团队在《Journal of Medicinal Chemistry》发表的研究，开创性地将2-氨基吡咯并[2,3-d]嘧啶骨架作为分子"脚手架"，通过结构导向设计同步靶向Hsp90的ATP结合口袋和HDAC6的催化中心。研究人员采用分子对接指导的理性设计策略，重点探索Hsp90的"内腔"（Phe138/Tyr139疏水区）和"外腔"（Lys58/Met98溶剂暴露区）两个亚口袋，将羟肟酸锌结合基团(ZBG)通过柔性连接子精准定位，最终获得能同时阻断两个靶点的紧凑型分子。

关键技术包括：1) 基于晶体结构(PDB:5H22/5EDU)的分子对接模拟；2) 多步有机合成构建N⁷/C⁵双取代吡咯并嘧啶核心；3) 酶水平HDAC6/Hsp90抑制活性检测；4) 三维肿瘤球(MTS/sc-TS)模型评估抗肿瘤效果；5) 组合指数(CI)分析药物协同效应。

设计Hsp90和HDAC6双靶点抑制剂

通过分析先导化合物1与Hsp90的结合模式，发现其虽能适配ATP结合腔但缺乏抑制活性。研究团队创新性地提出"分区占领"策略：针对Hsp90内部疏水区设计苯基/噻吩羟肟酸衍生物(2-9)，针对外部亲水区开发5,7-双取代化合物(15-17)。其中噻吩衍生物7通过2-氯取代增强与Thr104/Val150的疏水作用，实现HDAC6/Hsp90双抑制(IC₅₀分别为84 nM/880 nM)。

结构-活性关系

最具突破性的化合物17在双靶点抑制上达到近乎完美平衡：HDAC6 IC₅₀=28 nM（选择性优于I类HDACs 107-430倍），Hsp90 IC₅₀=96 nM。其4-甲氧基-3,5-二甲基吡啶基团与Hsp90的Asp54形成氢键，而苯羟肟酸部分则深入HDAC6的Phe620/Pro501疏水通道。在PC3细胞中，17可同时诱导微管蛋白乙酰化(Ac-TUB↑)和Hsp70表达上调(5.8倍)，证实双通路阻断效应。

抗肿瘤活性验证

在三种前列腺癌细胞系中，17展现出亚微摩尔级抗增殖活性(LNCaP GI₅₀=0.7 μM)。特别值得注意的是，在模拟临床肿瘤异质性的3D模型中：①多细胞肿瘤球(MTS)经10 μM处理7天后，相对面积稳定在初始水平（对照组增长3倍）；②单细胞来源肿瘤球(sc-TS)实验显示，17的抑瘤效果显著优于HDAC6抑制剂tubastatin A与Hsp90抑制剂geldanamycin联用。流式分析揭示17可将细胞周期阻滞在G2/M期(35.3% vs 对照19.3%)，并诱导3.1%的SubG1期细胞死亡。

协同效应研究

通过Chou-Talalay方法计算组合指数(CI)，发现17与阿霉素联用呈现显著协同效应(CI=0.32)，其效果优于标准双药组合。这为临床联合用药提供了新思路。

这项研究通过精巧的"一石二鸟"设计策略，突破了Hsp90/HDAC6结合腔结构差异大的技术瓶颈。化合物17作为首个近乎平衡的双靶点抑制剂，其独特优势在于：①分子量<500 Da的紧凑结构实现高效双靶向；②通过破坏Hsp90-HDAC6正反馈环路同时削弱AR信号和表观遗传调控；③在肿瘤干细胞富集的3D模型中显示卓越疗效。该成果不仅为CRPC提供了临床前候选药物，更为针对蛋白-表观调控网络交叉节点的多靶点药物设计树立了新范式。