新型 7,8-二氢 -1H-嘌呤衍生物作为强效 DNA-PK/HDAC 双重抑制剂对抗实体瘤的发现

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Discovery of Novel 7,8-Dihydro-1H-purine Derivatives as Potent Dual DNA-PK/HDAC Inhibitors against Solid Tumors

　　

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  设计并合成了一系列新颖、强效且有效的 DNA-PK/HDAC6 双靶点抑制剂。
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  DH-6 对 DNA-PK 和 HDAC6 表现出潜在的抑制活性。
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  DH-6 能显著抑制肿瘤生长，并在体内显示出良好的协同疗效。

引言

基因组不稳定性是肿瘤细胞的标志特征 [1], [2]。因此，检测和激活 DNA 损伤反应 (DDR) 以修复 DNA 病变对于稳定其不稳定的基因组至关重要 [3], [4]。DNA 双链断裂 (DSBs) 是电离辐射或阿霉素等基因毒性药物造成的最具破坏性的病变，会破坏转录、复制和染色体分离。哺乳动物细胞中存在两条主要的 DSB 修复途径：同源重组 (HR) 和非同源末端连接 (NHEJ) [5]。由 BRCA1/2、RAD51/54 等介导的 HR 局限于 S/G2 期 [6]，而 NHEJ 在整个细胞周期中发挥作用，因此对非分裂细胞至关重要 [7], [8]。

DNA 依赖性蛋白激酶 (DNA-PK) 是 NHEJ 的核心组分 [9]。该全酶由催化亚基 DNA-PKcs 和 Ku70/80 异二聚体组成，后者首先结合 DSB 末端并招募 DNA-PKcs [10]。DNA-PKcs 磷酸化多个 NHEJ 因子，包括 XRCC4、XLF 及其自身，以协调末端加工和连接。除了 NHEJ 之外，DNA-PKcs 还靶向 RPA32 和 H2AX 等蛋白，使其参与复制和染色质重塑 [11]。DNA-PK 缺失小鼠表现出增强的放射敏感性，DNA-PKcs 缺陷细胞对辐射和各种 DNA 损伤药物高度敏感 [12], [13], [14]。因此，药理学抑制 DNA-PK 可使肿瘤细胞对放疗和化疗敏感，提供了一种增强抗肿瘤疗效的验证策略 [15], [16], [17]。

因此，DNA-PK 已成为抗癌治疗的有前景靶点。迄今为止，几种 DNA-PK 抑制剂已进入临床试验 [18]。例如，阿斯利康科学家鉴定出 AZD-7648，这是一种高活性、选择性、口服生物利用度良好的 DNA-PK 抑制剂，于 2025 年完成了其 I/IIa 期临床试验 (NCT03907969) [19]。双 mTOR/DNA-PK 抑制剂 CC-115 正在进行一项 I 期研究，用于治疗血液恶性肿瘤和晚期实体瘤 (NCT01353625) [20]，Nedisertib (M3814) 正在多项临床试验中进行单药治疗或与放疗/化疗联合治疗的临床研究 (NCT04555577, NCT04092270) [21], [22]，VX-984 已与脂质体阿霉素联合研究用于治疗晚期实体瘤 (NCT02644278) [23]。

然而，DNA-PK 抑制剂单药治疗的抗肿瘤活性有限，且各种实体瘤对这些单靶点抑制剂反应较差 [25]。例如，正如 Dean 等人观察到的 [26]，DNA-PK 抑制剂单药治疗在小鼠异种移植模型中显示出较弱的抗肿瘤活性。尽管大量的临床前和临床数据支持将 DNA-PK 抑制剂用作放射增敏剂或化学增敏剂 [14], [24], [26], [27]，或与合成致死药物联用（例如，正处于临床研究的 ATR 抑制剂 Tuvusertib [28]）[21]。然而，由于剂量限制性毒性，此类联合方案的临床成功受到了限制 [24], [29], [30]（图 1）。

据报道，双靶点药物比单靶点药物具有更优越的疗效，并避免了药物联合使用的缺点，如获得性耐药、不良药物相互作用和复杂的药代动力学 [31]。因此，基于 DNA-PK 的双功能抑制剂能够同时结合 DNA-PK 和第二个感兴趣的目标蛋白。例如，博润制药开发的 DNA-PK/PI3K 双抑制剂 BR101801，已在 II 期临床试验 (NCT07180771) 中显示出对复发/难治性外周 T 细胞淋巴瘤 (R/R PTCL) 患者的临床益处 [32]。

同时，我们之前已经证明，抑制 HDAC 可增强 DNA 损伤信号并产生协同抗肿瘤作用，在乳腺癌模型中得到证实 [33]。此外，研究证实，抑制 DNA-PKcs 会损害 HSP90 对 Aurora A 的 HDAC6 介导的伴侣蛋白功能，并增强 HDAC 抑制剂诱导的细胞死亡 [34]。尽管近期一项研究报告了 DNA-PK/HDAC 双抑制剂 [35]，但该研究仅评估了对血液恶性肿瘤的治疗效果，并未研究对单药 DNA-PK 或 HDAC6 抑制剂无反应的实体瘤的抗肿瘤活性。因此，我们设计并合成了 DNA-PK/HDAC 双抑制剂，作为包括乳腺癌和黑色素瘤在内的实体瘤治疗策略。我们随后的测试发现，最佳候选物之一DH-6表现出强效且平衡的 DNA-PK/HDAC6 抑制活性 (IC₅₀ = 34.22, 241.2 nM)，并且与两种单独的靶向抑制剂 (AZD-7648 和 ACY-1215) 或其组合相比，显示出更优越的体内抗肿瘤疗效。在DH-6处理后可观察到 Ac-α-tubulin、γ-H2AX 和 p-DNA-PK 的调节，证实了DH-6在细胞水平上靶向 DNA-PK 和 HDAC6。更重要的是，该化合物在两种小鼠模型中显著增强了临床药物阿霉素的疗效，支持了 DNA-PK/HDAC6 双抑制剂在癌症治疗中的转化潜力。

章节片段

新型 DNA-PK/HDAC 双抑制剂的设计策略

此前，我们的工作已证实，HDAC 抑制剂可增强合成致死药物诱导的 DNA 损伤，并在乳腺癌模型中产生协同抗肿瘤作用 [33]。在这里，我们想知道这种协同作用是否可以在其他实体瘤（包括黑色素瘤和结直肠癌）中得到验证，并进一步为开发 DNA-PK/HDAC 双抑制剂提供机制依据。首先，DNA 依赖性蛋白激酶催化亚基的 mRNA 表达水平

结论与讨论

总之，利用 DNA-PK 和 HDAC 抑制之间的协同作用，我们通过药效团融合策略设计并合成了一系列新型 DNA-PK/HDAC 双抑制剂。最佳候选物DH-6对两个靶点均表现出强效且平衡的活性，有效诱导肿瘤细胞凋亡，并抑制黑色素瘤细胞的迁移和侵袭。机制研究表明，DH-6调节细胞内靶蛋白表达并显著诱导

通用方法

所有材料均来自商业供应商，未经进一步纯化直接使用。AZD-7648、SAHA、阿霉素和 ACY-1215 购自MCE。使用薄层色谱 (TLC) 跟踪反应进程，使用动态吸附硅胶 F-254，并在 254 nm 和 365 nm 紫外光下显色。柱色谱在硅胶 (100-200 目) 上进行。¹H NMR (400 MHz) 和 ¹³C NMR (101 MHz) 谱图是利用 Bruker Avance 400 获得的

体外 DNA-PK 抑制测定

该测定采用 384 孔板中的 ADP-Glo?生物发光激酶平台来测试新合成化合物的 DNA-PK 抑制效力 [17]。依次添加抑制剂、酶和底物/ATP 混合物，使每孔中 DNA-PK 的最终浓度为 5 单位，DNA 依赖性肽底物为 0.2 μg μL^-1，ATP 为 50 μM，随后在 25 °C 下孵育 60 分钟。然后添加 5 μL ADP-Glo?试剂以终止反应，并在 25 °C 下再经 40 分钟耗尽残留的 ATP

CRediT 作者贡献声明

李淑清：方法论、调查、正式分析、数据管理。胡志豪：写作 – 初稿、调查、正式分析、数据管理。彭晓鹏：写作 – 审查与编辑、监督、资金获取、概念构思。陶程鹏：方法论、正式分析。潘万义：监督、方法论。程彬彬：写作 – 审查与编辑、方法论、概念构思。赖津津：可视化、验证、调查

伦理声明

本研究按照 ARRIVE（动物研究：活体实验报告）指南进行。本研究经赣南医学院伦理委员会批准 (批准号：2024146)。

利益冲突声明

所有作者均未报告潜在的利益冲突。

写作过程中生成式人工智能和人工智能辅助技术的声明

在本工作的准备过程中，作者使用了 ChatGPT 以提高稿件的可读性和语言质量。此外，作者根据需要审查和编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金 (编号：82404447, 82660799)；江西省自然科学基金 (20262BAC240152, 20232BAB216131)；赣州市科技项目 (2023PNS26854, 2025XDCE0011) 的支持。

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