发现选择性PARP1/CDK6双重靶点抑制剂，该抑制剂可调节Wnt信号通路，用于治疗三阴性乳腺癌（TNBC）

《Bioorganic Chemistry》：Discovery of selective PARP1/CDK6 dual target inhibitors modulating Wnt signaling pathway for the treatment of TNBC

PARP1/CDK6双抑制剂PC8通过抑制DNA损伤修复和细胞周期调控协同增强三阴性乳腺癌细胞毒性，并改善代谢稳定性，为临床治疗提供新策略。

　　

赖一玲|郑凯婷|范和清|曾静婷|范永伟|李娜|刘芳兰|夏春华|王成

江西医学学院药学院，南昌大学，南昌，江西330031，中华人民共和国

摘要

PARP1和CDK6抑制剂的联合使用在TNBC（三阴性乳腺癌）中表现出协同的抗癌效果。然而，第一代PARP抑制剂缺乏最佳的PARP捕获效率和酶家族选择性，常常导致血液毒性。本文报道了一系列基于最新选择性PARP1抑制剂AZD5305的结构特征设计合成的第二代选择性PARP1/CDK6双抑制剂。其中，PC8对PARP1（IC₅₀ = 0.126 μM）和CDK6（IC₅₀ = 0.197 μM）具有强效的双重抑制作用，并且对PARP2（IC₅₀ = 0.824 μM）具有选择性。PC8能有效抑制TNBC细胞的增殖和迁移，并诱导细胞内ROS（活性氧）积累，从而加剧线粒体功能障碍和DNA损伤。此外，它还调节经典的Wnt信号通路。与第一代抑制剂相比，PC8在肝脏微粒体中的代谢稳定性有所提高。作为一种具有改进药理特性的新型选择性PARP1/CDK6双抑制剂，PC8为进一步优化第二代PARP1/CDK6双抑制剂以治疗TNBC提供了有前景的先导结构。

引言

乳腺癌（BC）仍然是女性中最常见的恶性肿瘤，也是全球癌症相关死亡的主要原因[1]。值得注意的是，其发病率每年都在上升。随着医疗技术的进步，BC的治疗策略已经发展到包括手术、化疗、放疗、内分泌治疗和靶向治疗[2]、[3]。然而，晚期转移性BC和耐药病例的预后仍然不理想。特别是对于三阴性乳腺癌（TNBC），由于缺乏雌激素受体（ER）、孕酮受体（PR）和人表皮生长因子受体2（HER2）的表达[4]、[5]、[6]，治疗选择非常有限。目前，大多数TNBC患者依赖于高毒性的化疗方案，这突显了迫切需要新的治疗策略[7]。

聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）抑制剂（PARPis）的发现已成为治疗TNBC的关键临床进展[8]。值得注意的是，大约20%的TNBC患者携带乳腺癌易感基因（BRCA1/2）的突变[9]、[10]。PARPis利用合成致死性来选择性靶向具有同源重组修复（HRR）缺陷的癌细胞，例如由BRCA1/2突变引起的缺陷[11]。迄今为止，多种PARPis已获得批准用于治疗BRCA突变肿瘤：奥拉帕利（Olaparib）、鲁卡帕利（Rucaparib）、尼拉帕利（Niraparib）、维利帕利（Veliparib）、塔拉佐帕利（Talazoparib）、氟唑帕利（Fluzoparib）和帕米帕利（Pamiparib）（图1）[12]、[13]、[14]、[15]、[16]。然而，超过80%的TNBC患者携带BRCA野生型肿瘤，因此不适合接受PARPis治疗。为了解决这一限制，研究人员开发了通过靶向替代DNA损伤修复途径来增强BRCA野生型细胞对PARPis敏感性的策略。一种有前景的方法是设计同时阻断PARP和其他关键信号分子（如PI3K[17]、[18]、[19]、BRD4[20]、[21]、[22]、EZH2[23]、[24]、EGFR[25]、CDK6和CDK12[9]）的双靶点抑制剂。这些多靶点化合物在BRCA功能正常的TNBC的临床前模型中显示出比第一代PARPis更优的效果。

然而，现有的PARP双抑制剂在结构上源自第一代PARPis，导致对PARP1和PARP2的非选择性抑制。虽然PARP1的抑制在HRR缺陷的癌细胞中引起合成致死性，但PARP2的抑制会导致剂量限制性的血液毒性——这是与第一代PARPis相关的主要临床挑战[26]。临床前研究表明，PARP2的抑制会加速红细胞的衰老，导致慢性贫血[27]。为了减轻这种毒性，已经开发出了第二代选择性PARP1抑制剂，包括BYK204165[28]、NMS-P118[29]、AZD5305[30]、AZD9574[31]和T26[32]。值得注意的是，AZD5305已进入III期临床试验（NCT06120491），而AZD9574目前正在进行I/II期试验（NCT05417594）（图1）。临床试验数据表明，AZD5305与奥拉帕利相比表现出更好的疗效和安全性[33]。

周期依赖性激酶（CDKs）4/6作为CDK家族中的关键调节亚型，主要控制G1到S期的转换，这是细胞周期进展中的一个关键检查点，并已成为癌症治疗中的有希望的治疗靶点[34]。最近的研究发现，CDK4/6复合体成分的表达水平与DNA损伤相关突变之间存在显著相关性，CDK4/6抑制剂与PARPis的联合使用在TNBC细胞中显示出显著的协同效应[35]、[36]。

在我们之前的研究中，我们设计合成了一系列第一代PARP/CDK6双抑制剂（P4i和Compound 11），但它们的药理活性和PARP选择性需要进一步优化（图1）[37]、[38]。为了解决这些限制，我们在本研究中开发了一种新型的选择性PARP1/CDK6双抑制剂。这是通过用第二代PARP抑制剂AZD5305的核心结构替换第一代化合物的PARP药效团，并同时优化连接区域来实现的。随后对合成的化合物进行了全面的生物学评估。

结果表明，这些新型候选化合物不仅在PARP1选择性和药代动力学稳定性方面优于我们之前报道的抑制剂，而且还有效调节了Wnt信号通路，这为它们的抗TNBC疗效提供了更深入的机制见解。

章节片段

新型PARP1/CDK6双抑制剂的设计

先前的研究表明，奥拉帕利（第一代PARPi）和帕博西替利（Palbociclib，CDK4/6i）的组合即使在BRCA野生型TNBC细胞中也表现出强烈的协同效应[26]。在这项研究中，我们进一步探讨了第二代PARP抑制剂AZD5305是否也能与帕博西替利在BRCA野生型TNBC细胞中产生协同效应。如图2A所示，AZD5305和帕博西替利的组合在MDA-MB-231细胞中显示出显著的协同效应

结论

在这项研究中，我们设计合成了一系列选择性PARP1/CDK6双靶点抑制剂，并系统评估了它们的生物活性和药理机制。其中，化合物PC8对所有三种测试的TNBC细胞系都表现出强效的抑制作用。值得注意的是，PC8对PARP1和PARP2以及几种CDK家族成员具有选择性抑制作用。从功能上看，PC8能有效抑制TNBC细胞的增殖和迁移。

一般信息

所有试剂均从Sigma-Aldrich、Bide（中国）、Energy Chemical（中国）或Aladdin购买。反应过程通过254 nm和365 nm紫外光下的薄层色谱（TLC）进行检测。所有最终产物均通过使用有机溶剂和硅胶柱进行前向分离和洗脱纯化。¹H NMR光谱在Bruker Ultrashield 600 Plus NMR光谱仪上记录，¹³C NMR光谱在Bruker Ultrashield 150 Plus NMR光谱仪上记录。

CRediT作者贡献声明

赖一玲：撰写——原始草稿，验证，研究。郑凯婷：撰写——原始草稿，验证，研究。范和清：撰写——原始草稿，验证，研究。曾静婷：验证，研究。范永伟：验证，研究。李娜：监督，项目管理。刘芳兰：监督，项目管理。夏春华：监督，项目管理。王成：撰写——审稿与编辑，监督，项目管理，

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号：82304290）、江西省重点学科学术和技术带头人（编号：2024351168BCE）、江西省自然科学基金（编号：20232BAB206176和20224BAB216114）的资助。