开发通过酰胺键连接的吲哚和吡嗪衍生物作为高效抗炎剂的STING抑制剂

《Bioorganic Chemistry》：Development of STING inhibitors with indole and pyrazine derivatives linked through amide bond as potent anti-inflammatory agents

STING信号通路抑制剂研究：设计合成基于H151的氨基吲哚-吡嗪酰胺类化合物，发现QQ21对m-STING抑制活性提升8倍（IC50=86nM），有效抑制CMA诱导炎症及cisplatin致急性肾损伤。

　　

周鹏|张婷婷|彭雅雅|杨根|严佳音|曹向翔|马金亮|董文培|陈长波

河南省精细化工绿色制造协同创新中心，教育部绿色化学介质与反应重点实验室，河南师范大学化学与化学工程学院，中国河南省新乡市453007

摘要

STING介导的信号传导在自身免疫和炎症性疾病中起着关键作用，这使其成为极具吸引力的治疗靶点，推动了新型小分子STING抑制剂的研发。基于先导抑制剂H151，我们设计并合成了一系列由氨基吲哚和吡嗪衍生物通过酰胺键连接而成的新型STING抑制剂。结构-活性关系研究表明，化合物QQ21在小鼠RAW-Lucia? ISG细胞中的STING抑制活性显著增强，其IC50值为86 nM，是H151效力的8倍。QQ21能有效抑制小鼠体内的STING激动剂CMA的活性。在顺铂诱导的急性肾损伤（AKI）小鼠模型中，QQ21显著防止了肾功能损伤和炎症。

引言

cGAS-STING信号通路是动物和人类抵御病原体入侵的重要防御机制[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。cGAS在细胞质中被病毒DNA或细胞DNA激活，催化第二信使环状GMP-AMP（cGAMP）的合成[[7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]]。内源性cGAMP与内质网（ER）膜上的STING结合并使其寡聚化，随后STING招募并磷酸化TANK结合激酶1（TBK1），导致干扰素调节因子3（IRF3）的磷酸化及NF-κB通路的激活。磷酸化的转录因子pIRF3和pNF-κB转运至细胞核，促进I型干扰素（IFNs）和促炎细胞因子的表达。然而，自身DNA的异常积累或DNase TREX1的突变可能触发STING介导的免疫反应，从而导致自身免疫性疾病，如Aicardi-Goutières综合征（AGS）、系统性红斑狼疮（SLE）和类风湿性关节炎[[21], [22], [23]]。因此，STING已成为改善STING驱动的自身免疫和炎症性疾病的有希望的治疗靶点。

已经开发了几种STING抑制剂作为STING驱动的自身炎症的潜在治疗方法[[24], [25], [26], [27], [28], [29], [30]]。然而，目前的STING抑制剂（如C178、H151、ATS、BB-Cl-amidine、GHN105、LB244、SN011及其衍生物（图1A）存在亲和力低、活性中等和药理性质不佳等局限性，阻碍了其临床应用[[31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38]]。其中，H151通过共价结合STING的Cys91位点抑制STING的棕榈酰化及随后的细胞因子生成[[31]]。通过对H151的结构优化，发现了几种有前景的STING抑制剂。例如，化合物42能够抑制用10-羧甲基-9-吖啶酮（CMA）处理的小鼠体内的STING介导的炎症[[39]]。类似地，化合物66也显示出与母体化合物H151类似的共价结合特性[[40]]。此外，HY2、4 dc和5c（图1B）在抑制人和小鼠的STING信号通路方面表现出有效性[[41], [42], [43]]。尽管已对H151的吲哚和苯环进行了大量修饰，但尿素部分的结构优化以及用其他杂环替代苯环的研究仍较为有限[[44], [45]]。

在本研究中，我们设计并合成了一系列由吲哚和吡嗪衍生物通过酰胺键连接的H151类似物。这些化合物在RAW-Lucia? ISG细胞中的体外STING抑制活性得到了验证，其中化合物QQ21表现出强烈的小鼠STING（m-STING）抑制活性，其IC50值为86 nM，比H151提高了8倍。作为本项目中最有效的STING抑制剂，QQ21的体内生物活性在用CMA处理的小鼠以及顺铂诱导的急性肾损伤小鼠模型中得到了研究。

设计策略

已有报道指出，通过在吲哚部分和苯环上进行修饰，可以制备出一系列H151类似物[[39], [40]]。我们假设用酰胺替代尿素基团，并用吡嗪替代苯环，可以同时改善活性和理化性质（图2）。基于这一假设，我们制备了小分子STING拮抗剂（QQ1–QQ24）。

化学方法

除非另有说明，所有起始材料均为市售产品。STING抑制剂的化学合成过程见方案1。

结论

在本研究中，我们通过将N-苯基替换为带有不同取代基的吡嗪环，并将吡嗪部分与吲哚通过酰胺键连接，设计并合成了一系列H151类似物作为新型STING抑制剂。在这些类似物中，化合物QQ21表现出强烈的小鼠STING（m-STING）抑制活性，其IC50值为86 nM，比H151提高了8倍。化合物QQ21（5 μM）在MSA-2刺激的RAW264.7细胞中的活性也优于H151，有效抑制了相关反应。

作者贡献声明

周鹏：撰写 – 原稿撰写、软件使用、资源获取、方法设计、实验实施。张婷婷：资源提供。彭雅雅：资源提供、方法设计。杨根：资源提供。严佳音：数据分析。曹向翔：方法设计。马金亮：撰写 – 审稿与编辑、数据管理。董文培：指导、方法设计。陈长波：撰写 – 审稿与编辑、指导、资金申请。

未引用参考文献

[15], [16], [17], [18], [19], [20]

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢国家自然科学基金（NSFC，项目编号22277022和21977025）、河南省自然科学基金（项目编号252300420783）、河南省高等学校重点科研计划（项目编号25B350005）、河南师范大学博士后启动基金（项目编号5101039470674）以及河南师范大学研究生研究与实践创新项目（项目编号YB202502）的财政支持。