高通量筛选新型WRN螺旋酶抑制剂：靶向MSI-H肿瘤的合成致死治疗策略

本研究针对微卫星不稳定性高(MSI-H)肿瘤依赖WRN(Werner syndrome helicase)的合成致死效应，通过结合生化ATPase/helicase检测、细胞pH2AX成像及肿瘤类器官模型，开发出选择性靶向WRN螺旋酶活性的新型螺环抑制剂，其生化IC50达1.8 nM，在MSI-H肿瘤类器官中显示特异性杀伤，为克服免疫治疗耐药提供新策略。

　　

DNA修复机制缺陷导致的微卫星不稳定性高(MSI-H)肿瘤约占所有癌症的15%，这类肿瘤虽对免疫检查点抑制剂敏感，但仍有相当比例患者面临耐药挑战。近年研究发现，WRN(Werner syndrome helicase)作为RecQ家族解旋酶，其缺失会选择性导致MSI-H肿瘤细胞因DNA双链断裂(DSB)积累而死亡，但对微卫星稳定(MSS)细胞无影响，这一合成致死效应使其成为极具潜力的靶点。然而，开发特异性靶向WRN解旋酶结构域且不损伤正常细胞的抑制剂仍存在巨大挑战。

为突破这一瓶颈，Haiyan Xu、Rachel L. Palte等跨国研究团队在《SLAS Discovery》发表研究，通过整合高通量生化筛选、细胞表型分析和结构生物学手段，成功开发出新型螺环WRN抑制剂。研究首先通过CRISPR验证WRN在MSI-H细胞系中的合成致死效应，随后建立ATPase（检测ADP生成）和helicase（基于荧光淬灭的DNA解链）双检测体系（Z'值>0.7），结合高内涵成像定量pH2AX（DNA损伤标志物）和肿瘤类器官模型，实现从分子到组织的多维度评价。晶体结构解析分辨率达1.56-2.34 ?，揭示螺环化合物与WRN变构口袋的精确互作模式。

3.1. Internal Validation of WRN as a Synthetic Lethal Target

CRISPR敲除实验证实WRN缺失使MSI-H细胞（如Ishikawa）集落形成减少90%，而MSS细胞（SW620）即使编辑效率达90%仍无表型，证实靶点特异性。

3.2. High Throughput Biochemical Assays

优化后的ATPase检测体系（K_m,ATP=50.8 μM）与helicase检测（K_m,ATP=1.9 mM）显示强相关性（R²=0.88），螺环化合物Cpd#5对WRN的IC₅₀达1.8 nM，且对BLM解旋酶选择性>10,000倍。

3.4. Cellular Target Engagement

pH2AX检测与细胞活力实验（SW48 GI₅₀=60 nM）显示10倍右移，提示DNA损伤累积先于细胞死亡。CETSA证实Cpd#1使WRN-HiBit复合物T_m>85°C，强于临床候选HRO761。

3.5. Tumoroids Specificity

MSI-H患者来源类器官B2-113对Cpd#7敏感（IC₅₀=51 nM），而匹配正常类器官A2-113和MSS类器官D080216均无响应，凸显治疗窗口。

3.6. Structural Insights

1.56 ?分辨率结构显示螺环核心的-CF₃锚定疏水口袋，甲基取代增强与Tyr849相互作用，解释Cpd#7（S构型）的30 nM超高活性。

该研究通过多学科交叉策略，不仅证实螺环骨架可优化WRN抑制剂的效价（较HRO761提升5倍），其独特的变构结合模式更为解决ATP竞争性抑制剂的毒性难题提供新思路。鉴于MSI-H在子宫内膜癌、胃癌等多癌种中的高发生率，这类具有明确生物标志物的靶向疗法有望填补免疫治疗无效患者的临床空白。后续研究将聚焦于改善药代动力学特性以推动临床转化。