上海交大药学院张翱团队和上海药物所谢华团队合作发现新型PAK4抑制剂

　　

p21活化激酶4（p21-activated kinase 4，PAK4）属于细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸激酶，是多条肿瘤信号的关键节点蛋白；PAK4蛋白过表达或异常激活促进肿瘤生长转移和免疫逃逸。近年来，多项研究发现抑制PAK4能有效抑制肿瘤生长，提升肿瘤组织免疫浸润，增强PD-1、CAR-T疗法的响应。因此，靶向抑制PAK4是肿瘤治疗极富前景的新策略。然而，已报到的靶向PAK4的小分子抑制剂大多因其不佳的体内抗肿瘤药效或严重的不良反应而难以开展进一步研究，仅有一款变构抑制剂KPT-9274仍处于临床研究；然而，该分子与PAK4蛋白具体的作用位点及机制尚不清晰，无共晶结构指导新型PAK4变构抑制剂的研发。因此，新结构类型的PAK4抑制剂的发现充满挑战。

近日，上海交通大学药学院张翱教授团队联合中国科学院上海药物研究所谢华研究员团队在新型PAK4变构抑制剂研究中取得进展。该工作最近在线发表于知名药学期刊Acta Pharm Sin B。

Figure 1 Design overview of new PAK4 inhibitors leading to compound 13.

这项研究中，研究团队首先总结了KPT-9274的构效关系，基于该分子的结构特点，在保留关键药效团-氨基吡啶丙烯酰胺和苯并呋喃的基础上，采用关环的构象限制策略设计合成了四氢苯并呋喃并[2,3-c]吡啶全新三环骨架，并在该骨架上针对三环母核和侧链开展了多位点的构效关系研究，最终获得了对PAK4高表达的MIA PaCa-2和Pan02细胞系（IC₅₀ = 0.3~0.5 μM）具有良好抑制活性，且体内药代动力学性质优良的化合物13。

Figure 2 Compound 13 directly binds to non-ATP pocket of PAK4.

为了阐明化合物13与PAK4蛋白的作用机制，研究团队首先在化合物13的基础上引入双吖丙啶构建了光亲和标记探针39，随后通过光亲和标记竞争实验证明化合物13与PAK4直接结合；进一步以化合物25（K_D = 2.35 μM, 化合物13类似物）为工具分子，利用SPR竞争实验证明化合物25不与结合在PAK4蛋白ATP位点的抑制剂竞争ATP口袋，表明化合物13是PAK4蛋白的变构抑制剂。机制研究显示，化合物13呈剂量依赖地抑制MIA PaCa-2细胞中p-PAK4及其下游信号p-β-Catenin的水平，诱导肿瘤细胞凋亡。体内药效学研究显示，在Pan02小鼠移植瘤模型中，100 mg/kg剂量下化合物13显著降低肿瘤组织中PAK4的表达水平，抑制肿瘤生长，并促进CD80⁺DC细胞和CD80⁺巨噬细胞向肿瘤组织浸润，表明化合物13通过靶向PAK4抑制肿瘤生长，改善肿瘤免疫微环境。以上结果表明，化合物13是具有良好体内抗肿瘤作用的新型PAK4变构抑制剂，该化合物具有进一步研究的潜力。

Figure 3 Compound 13 suppressed the tumor growth in the Pan02 model by targeting PAK4.

本论文的第一作者是上海交通大学药学院博士后李阳、中国科学院上海药物研究所方彦博士以及上海交通大学药学院博士研究生陈晓宇，通讯作者分别为张翱教授和谢华研究员。该工作受到国家自然科学基金、科技创新2030，上海市张江国家自主创新重大专项等项目的支持。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211383524004027

作者：

张翱课题组

供稿单位：

药学院