靶向ActRIIB的新型7-氮杂吲哚小分子抑制剂：攻克肿瘤恶病质的新策略

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ActRIIB（激活素IIB型受体）和ACTRIIA（激活素IIA型受体）是同属于TGF-β受体超家族结构相似的跨膜受体，它们共同负责接收细胞外的“生长调控信号”，但它们在生理功能和作为药物靶点的价值上存在关键区别。

最新进展

最新进展

ActRIIB（激活素IIB型受体）和ACTRIIA（激活素IIA型受体）是同属于TGF-β受体超家族结构相似的跨膜受体，它们共同负责接收细胞外的“生长调控信号”，但它们在生理功能和作为药物靶点的价值上存在关键区别。ActRIIB被认为是导致肌肉萎缩的“主开关”，因为它对肌肉生长抑制素（Myostatin）具有高亲和力，当Myostatin与ActRIIB结合后，会启动一系列抑制肌肉生长、促进蛋白质降解的信号，最终导致肌肉流失；因此，在治疗肿瘤恶病质等消耗性疾病时，精准抑制ActRIIB能最直接、有效地逆转肌肉萎缩。相比之下，ACTRIIA虽然也结合部分相同配体，但其主要功能更多涉及红细胞生成、生殖与免疫调节等基础生理过程；若药物不加选择地抑制了ACTRIIA，则可能引发严重的副作用，如贫血。

复旦大学和华东师范大学申请了7-氮杂吲哚类化合物及其制备方法和应用的专利，该发明公开了一种7氮杂吲哚类化合物及其制备方法和应用，属药物合成领域，具体涉及一种通式(Ⅰ)所示含吡唑或吲哚取代的7氮杂吲哚类化合物，及其制备方法和在医学上的应用。本发明的化合物通过抑制MSTN通路中的ActRIIB蛋白来缓解肿瘤恶病质骨骼肌萎缩，起到显著的抗肿瘤恶病质的作用。实验结果显示，所述的化合物具有良好的抗恶病质活性，可进一步制备新型的抗恶病质药物。

该专利创新点概述

该专利的主要创新点可归纳为以下几点：

首创性小分子ActRIIB抑制剂：专利的核心创新在于首次提供了一类能够高效抑制ActRIIB（激活素IIB型受体）的小分子化合物。当前，针对MSTN/ActRIIB通路（肌肉生长抑制素信号通路）的在研药物，如单克隆抗体（Bimagrumab）或融合蛋白（Ramatercept），均为大分子生物制剂。这些大分子药物虽然有效，但存在研发难度高、生产成本昂贵、通常需要注射给药、可能引发免疫原性等问题。本专利的小分子抑制剂方案，在药物化学上实现了重大突破，为开发口服有效的抗恶病质药物提供了全新路径。

明确的化学结构创新：专利设计并合成了以7-氮杂吲哚（即吡咯并[2,3-b]吡啶）为母核的特定化学结构。该结构在3位和5位引入了关键的取代基：

5位：通常连接一个含氮杂环（如4-甲基哌嗪、吗啉、哌嗪等）取代的苯基。这一部分被认为是与ActRIIB受体结合的关键药效团，提供了良好的溶解性和靶点亲和力。

3位：连接一个多样化的芳香杂环，如吡唑（未取代或甲基取代）、吲哚、异噁唑、嘧啶、吡啶等。这一部分的多样性探索构成了专利中25个具体化合物的基础，旨在通过结构修饰优化化合物的活性、选择性和类药性。
专利通过详尽的权利要求，构建了一个层次分明、保护范围合理的化合物堡垒。

全新的临床应用方向：专利明确将这些化合物用于治疗肿瘤恶病质。恶病质，尤其是肿瘤恶病质，是一种缺乏有效治疗手段的毁灭性并发症。专利将ActRIIB小分子抑制剂与此适应症紧密关联，不仅验证了新靶点的可行性，也为解决这一巨大未满足的临床需求提供了极具前景的候选药物。

靶点筛选与表型筛选策略

专利在药物发现过程中，巧妙地结合了基于靶点的筛选和基于表型的筛选，形成了一个严谨且互为补充的验证体系。

1.靶点筛选（Target-Based Screening）

专利的研究起点是基于对肿瘤恶病质病理机制的深刻理解，即MSTN-ActRIIB-Smad信号通路的过度激活是导致骨骼肌萎缩的核心环节。因此，ActRIIB被选定为明确的分子靶点。

筛选方法：在实施例27中，专利采用了ADP-Glo™激酶检测法来直接评估化合物对ActRIIB激酶活性的抑制能力。这是一种均相、高通量的检测方法，通过测量反应中剩余的ATP量来定量激酶的活性。专利首先进行了ActRIIB的浓度滴定，确定了最佳检测条件（20 ng/μL），然后在此条件下测试了系列化合物在不同浓度（0.1 nM至100 nM）下的抑制率，并计算了半数抑制浓度（IC50）。

筛选结果：表3展示了部分化合物的IC50值，结果非常显著。多个化合物表现出纳摩尔级别的强效抑制活性，例如化合物3的IC50为1.1 nM，化合物2为1.8 nM，化合物5、6、25为1.2-1.4 nM。这些数据强有力地证明了该类化合物是ActRIIB的高效、高亲和力抑制剂，确立了其直接的靶向作用机制。

2.表型筛选（Phenotypic Screening）

在确认靶点抑制活性的基础上，专利进一步在更接近疾病状态的模型中进行表型筛选，以验证化合物能否逆转恶病质的核心表型——肌肉萎缩。

筛选方法：在实施例26中，专利建立了一个体外细胞模型来模拟肿瘤恶病质诱导的肌萎缩。该模型使用小鼠成肌细胞C2C12，诱导其分化为成熟的肌管。然后，用小鼠结肠癌细胞C26的条件培养基（含有导致肌肉萎缩的因子）处理肌管，以诱导萎缩。在此模型上，测试专利化合物能否缓解或逆转肌管的萎缩。

筛选结果与评价指标：通过HE染色和ImageJ软件图像分析，定量测量肌管的直径。以“肌萎缩逆转率”作为核心评价指标。表2的结果显示，绝大多数测试化合物在不同浓度下都能显著逆转C26培养基诱导的肌管萎缩，且呈现出明显的浓度依赖性。例如，化合物2在2.5 μM和5 μM浓度下，逆转率分别达到97.61%和130.63%。这一结果在细胞水平上直接证实了这些化合物具备治疗肌肉萎缩的功能性表型，与其ActRIIB抑制的分子机制形成了完美的闭环验证。

这种“靶点-表型”双重筛选策略，使得专利的价值不仅在于发现了一类活性化合物，更在于从分子机制到功能表型层面，完整地论证了其治疗肿瘤恶病质的科学合理性和巨大潜力。

PROTAC与小分子抑制剂的治疗策略浅析

本专利所采用的是经典的小分子抑制剂策略。而PROTAC（蛋白水解靶向嵌合体）是近年来兴起的一种革命性的药物开发新范式。将二者进行对比，可以更好地理解本专利策略的特点和前景。

小分子抑制剂（如本专利化合物）的策略：

其作用是“抑制”而非“清除”。它们通过高亲和力地与靶蛋白（如ActRIIB）的活性位点结合，像一把“钥匙”卡住“锁”，从而竞争性地阻止其天然配体（如MSTN）的结合，或干扰其构象变化，最终抑制下游信号的传导。这种策略成熟、可靠，通常可以实现口服给药，并具有良好的药代动力学性质。本专利的化合物在动物模型中已展现出卓越的疗效，能够在不影响肿瘤生长的情况下，有效缓解体重下降、肌肉萎缩和肌力减弱，这正是小分子抑制剂策略成功的体现。

PROTAC策略：

这是一种“事件驱动”而非“占据驱动”的策略。PROTAC分子是一种异双功能小分子，一端结合靶蛋白（POI），另一端结合E3泛素连接酶，中间通过一个连接子相连。它能将E3连接酶“招募”到靶蛋白附近，诱导其泛素化，进而被细胞内的蛋白酶体系统降解。相对于抑制剂，PROTAC的优势在于：

作用机制独特：不需要持续占据活性位点即可发挥作用，可能对传统“不可成药”靶点有效。

高效率和持久性：催化性地降解靶蛋白，效应更彻底，且单次给药效果可能持续更久。

潜在克服耐药：可能解决因靶点突变或过表达导致的抑制剂耐药问题。

在抗恶病质领域的应用前景：

对于ActRIIB这个靶点，开发PROTAC同样具有吸引力。一个设计精良的ActRIIB-PROTAC可以彻底降解细胞膜上的ActRIIB受体，从而更彻底地阻断MSTN等配体的信号，可能产生比抑制剂更强、更持久的抗肌肉萎缩效果。然而，PROTAC技术也面临挑战，如其分子量通常较大，口服生物利用度可能不佳，以及“钩状效应”等。

总结

综上所述，CN118126036A专利是一项价值极高的发明。它通过合理的药物设计，成功开发出了一系列具有首创性的、高效能的7-氮杂吲哚类小分子ActRIIB抑制剂。专利综合运用了靶点筛选和表型筛选的现代化方法，从分子机制到功能表型层面系统地验证了其抗肿瘤恶病质的活性和作用机理。相较于当前处于研发前沿的大分子药物，本专利的小分子方案在给药便利性、生产成本和患者依从性上具有明显优势。尽管PROTAC等新兴技术为未来提供了更多想象空间，但本专利所代表的经典小分子抑制剂策略，无疑是在抗肿瘤恶病质药物开发领域迈出的坚实而关键的一步，具有巨大的临床转化潜力和市场前景。

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