综述：释放TNF的潜力：从生物制剂到小分子抑制剂

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Unlocking the Potential of TNF: From Biologic Agents to Small-Molecule Inhibitors

靶向TNF的小分子抑制剂开发策略与挑战，涵盖三聚体阻断、受体构象稳定及直接结合策略，系统评估亲和力-毒性关系，优化药代动力学特性，探索与生物制剂联用潜力，并建立基于组学及细胞实验的安全评价体系。

　　

黄勇|李穆|曲远青|刘源

中国人民解放军西部战区总医院实验医学科，四川省成都市，610083

摘要

肿瘤坏死因子（TNF）是一种多功能细胞因子，在炎症和自身免疫性疾病中起着核心作用。虽然TNF中和生物制剂改变了治疗范式，但其局限性（包括需要静脉注射、成本高昂和免疫原性）促使人们加大努力开发口服小分子抑制剂。本综述全面概述了小分子TNF/TNFR抑制剂，重点介绍了三种主要的设计策略：破坏TNF三聚体形成、别构稳定不对称的TNF构象以及直接结合TNFR。我们还对合成小分子、环肽和天然产物在亲和力与毒性方面的差异进行了定量比较评估。同时评估了关键的转化医学考量，包括优化药代动力学以提高口服生物利用度和代谢稳定性；探讨了将小分子抑制剂与生物制剂联合使用的协同潜力；并利用蛋白质组学平台和细胞实验系统地分析潜在的脱靶效应，以预测安全性风险。通过整合机制见解与新兴的转化医学数据，本综述为开发具有更好疗效和安全性特征的下一代TNF抑制剂提供了路线图。

引言

肿瘤坏死因子α（TNF-α）也被称为恶病质因子、TNF超家族成员2（TNFSF2）或简称TNF。编码人类TNF的基因位于6p21.3染色体上，由4个外显子和3个内含子组成。1975年，TNF被发现是一种介导内毒素诱导的肿瘤坏死的因子[1]。直到1984年，TNF才首次被克隆并得到表征[2]。此后，人们发现了TNF的许多功能。TNF在多种细胞中表达，包括巨噬细胞、T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、肥大细胞和树突状细胞。

TNF是一种多功能细胞因子，在许多发育、稳态和应激响应过程中起着基础性作用。通过与TNF受体1（TNFR1）和TNF受体2（TNFR2）结合，TNF可以调节细胞存活或细胞死亡[3, 4]。然而，诸如类风湿性关节炎（RA）、炎症性肠病（IBD）、强直性脊柱炎、银屑病和银屑病关节炎等炎症性和自身免疫性疾病与TNF的异常产生或功能有关[5]。因此，针对TNF/TNFR轴被视为一种有前景的治疗策略[5, 6]。TNF靶向药物（TTAs）通过阻止TNF与TNFR结合来抑制TNF/TNFR通路的下游信号传导，从而抑制慢性炎症性疾病[7, 8]。目前，TTAs是治疗多种风湿性疾病最常用的药物之一，已有几种获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准的TTAs，如依那西普[9, 10]、英夫利昔单抗[11]、阿达利姆单抗[12]、戈利木单抗[13]和赛妥珠单抗[14]，这些药物广泛用于治疗RA、多关节型幼年特发性关节炎、银屑病关节炎、强直性脊柱炎和斑块型银屑病。最近，奥扎利珠单抗在日本被批准用于治疗现有疗法疗效不佳的RA病例[15]。

尽管TTAs在治疗多种风湿性疾病方面取得了巨大成功，但仍有许多限制因素制约其临床应用。TTAs的局限性包括成本高昂和给药不便。所有FDA批准的TTAs都是大分子抗体，生产成本高且需要静脉注射。另一个限制是它们的免疫原性风险。事实上，有研究表明约三分之一的RA患者在治疗的第一年内因无效或不良反应而停止使用抗TNF生物制剂[16]。此外，约10-30%的IBD患者对TNF抑制剂治疗无反应[17]，银屑病患者也表现出类似的疗效情况[18]。因此，需要付出大量努力来开发能够克服这些限制并改善患者用药体验的新型TTAs。

近年来，小分子抑制剂的发展成为治疗风湿性疾病的新趋势。与抗体相比，小分子化合物生产成本更低、给药更方便且免疫原性更低。由于这些优势，过去十年间学术界和工业界对小分子抑制剂表现出极大的兴趣。

目前，计算机技术、生物信息学和新药物设计技术的进步使得研究人员能够识别具有潜在临床价值的化合物。在本综述中，我们总结了针对TNF和TNFR的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）的小分子抑制剂的进展，重点讨论了合理的目标选择、设计策略、结构-活性关系分析以及TNF抑制剂的生物活性。我们希望本综述能够全面总结小分子TNF抑制剂领域的现状，并指明进一步发展的潜在方向。

TNF和TNF受体

TNF有两种形式：膜结合型TNF（mTNF）和可溶性TNF（sTNF）[19]。mTNF是全长为233个氨基酸的TNF，表达在活化的巨噬细胞和淋巴细胞表面。而sTNF是mTNF的C端157个残基的可溶性产物，由TNF转化酶（TACE，也称为ADAM17）切割产生[20, 21]。这两种形式的TNF都以三聚体形式存在，具有三重对称性。每个亚基都包含一个特征性结构域——TNF

TNF中和生物抑制剂的作用

TNF拮抗剂是目前治疗炎症性疾病最成功的生物药物类别，2023年的全球销售额约为329亿美元。迄今为止，共有六种TNF中和生物抑制剂获得临床批准：英夫利昔单抗（Remicade）、依那西普（Enbrel）、阿达利姆单抗（Humira/Trudexa）、赛妥珠单抗pegol（Cimzia）、戈利木单抗（Simponi）和奥扎利珠单抗（Nanozora）。这些药物在临床上被广泛用于

小分子TNF/TNFR PPI抑制剂的设计策略

与TNF中和生物抑制剂相比，小分子化合物的生产成本较低，可口服给药，长期缓解效果更好，并能避免上述问题。令人鼓舞的是，目前有小分子化合物正在研发中，可能代表下一代TNF抑制剂的发展方向。

近年来，随着各种技术的进步，尤其是计算技术的进步

小分子TNF-TNFR PPI抑制剂

已经发现多种小分子化合物能够阻断TNF与TNFR之间的相互作用，有效抑制TNF活性。在本节中，我们将详细探讨小分子TNF-TNFR PPI抑制剂的研发进展。为了便于描述，我们根据结合位点是否已通过实验确定将其分为两部分。在第一部分，我们将介绍结合位点已明确确定的抑制剂

小分子、环肽和天然产物在亲和力与毒性方面的定量比较

TNF及其受体抑制剂在不同分子类别（包括小分子、环肽和天然产物）中表现出显著的亲和力-毒性差异。对这些不同化学类型的定量比较分析揭示了它们独特的结构-活性关系和根本不同的药物开发潜力，为合理设计抑制剂提供了关键见解（表2）。

小分子化合物的亲和力范围最高（1.3 nM-300 μM）

药代动力学优化策略：吸收、代谢和口服生物利用度

成功开发出口服生物利用度高的小分子TNF抑制剂需要系统优化吸收、分布、代谢和排泄（ADME）特性。尽管许多化合物在体外表现出强大的TNF结合能力，但由于药代动力学特性不佳，其在临床应用中的效果有限。本节回顾了改善TNF靶向小分子药代动力学特性的关键策略，参考了成功的临床候选药物

小分子TNF抑制剂与生物制剂的联合使用

< />

通过蛋白质组学或细胞实验分析TNF相关信号通路中的脱靶效应

利用蛋白质组学和细胞实验方法对TNF抑制剂进行了全面的脱靶效应分析。蛋白质芯片技术显示，即使经过优化的TNF生物制剂也存在意外的脱靶相互作用：依那西普与十种蛋白质结合，其亲和力接近其对TNF-α的亲和力，其中包括六种核糖体蛋白；而阿达利姆单抗除了与相同的六种核糖体蛋白结合外，还与四种参与核糖体生物发生的蛋白质结合[170]。对于小分子抑制剂

展望

作为一种多效性细胞因子，TNF在先天性和适应性免疫以及免疫细胞的正常生理功能中发挥着关键作用。阻断TNF的生物制剂从根本上改变了免疫介导的炎症性疾病（如RA、强直性脊柱炎、克罗恩病和银屑病）的治疗。迄今为止，已有六种TNF中和生物制剂获得临床批准，并取得了良好的治疗效果。

CRediT作者贡献声明

黄勇：撰写初稿、正式分析、数据管理、概念构思。刘源：监督、资源调配、项目管理、资金筹集。曲远青：监督、资源调配。李穆：撰写与编辑、方法学设计、实验研究、资金筹集、数据管理、概念构思

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

数据可用性

本文研究未使用任何数据。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本项工作得到了成都医学研究项目（2024281）和西部战区总医院的“Spark”青年创新人才项目的支持。