【药物化学顶刊JMC封面】复旦朱棣团队报道新型靶向BCL9β-catenin的小分子抑制剂，激活cDC1的抗原提呈和肿瘤免疫响应

Wnt/β-catenin信号通路的异常激活与多种肿瘤的发生、增殖、转移以及抗肿瘤免疫逃逸密切相关，是开发肿瘤治疗药物新兴的、极具潜力的靶点。在正常生理情况下，Wnt信号通过调控β-catenin的稳定性和细胞核内积累来调控细胞的命运。然而，在肿瘤细胞中，Wnt信号的异常激活导致细胞内去磷酸化的β-catenin水平显著升高，进而在细胞核内积聚，并与T细胞因子（TCF）和其他共转录因子如BCL9、CREB结合蛋白（CBP）及p300等结合，形成转录激活复合体，启动下游致癌基因的表达。鉴于此，直接阻断β-catenin与其核内共转录因子的相互作用成为抑制Wnt/β-catenin信号异常激活的有效策略之一。

BCL9是Wnt信号通路核心共转录因子，71.5%晚期肝癌出现BCL9基因高表达，40%结肠癌BCL9基因表达异常升高，是肠癌肝转移原位灶和转移灶之间动态调控关键分子，并与肝癌患者生存负相关。但是，目前BCL9调控肿瘤转移和免疫治疗耐药的机制不明。靶向BCL9/BCL9L的研究表明抑制BCL9/BCL9L能够调控浆细胞转移、T细胞浸润、B细胞迁移、树突状细胞活化等多个肿瘤免疫相关的过程，不但抑制肿瘤细胞的增殖和转移，而且增强免疫系统对肿瘤细胞的识别和清除，提高抗肿瘤免疫疗法的效果。BCL9/BCL9L作为免疫治疗肿瘤耐药和转移的新靶点，对肿瘤免疫治疗具有重要研究价值，复旦大学基础医学院朱棣教授课题组在该领域的研究成果多次发表于 Nature Medicine ， Signal Transduction and Targeted Therapy ， Science Advances ， Cell Reports 等期刊。因此，探索β-catenin与核内共转录因子BCL9的相互作用的结构基础，将有助于开发更具特异性和高效性的靶向药物，有望推动基于调控Wnt/β-catenin信号通路的治疗策略，在临床上取得应用。

2024年， 复旦大学基础医学院朱棣教授 、 山东省药学科学院孟祥璟研究员 、及 中国科学院上海药物研究所赵玉军研究员 共同通讯在 Journal of Medicinal Chemistry 发表的题为“Discovery of Novel 1-Phenylpiperidine Urea-Containing Derivatives Inhibiting β-Catenin/BCL9 Interaction and Exerting Antitumor Efficacy through the Activation of Antigen Presentation of cDC1 Cells”的研究论文已上线。合作团队在β-catenin研究领域取得了新的重大突破，首次提出了两种新的β-catenin构象（PDB IDs 8Z61, 8Z5J），并深入剖析了BCL9结合位点几种β-catenin晶体结构的构象动力学。基于上述结构分析， 团队设计合成了一类具有尿素结构的化合物(13, 28, 35)，能够高效阻断β-catenin/BCL9相互作用，显著激活cDC1的抗原提呈和免疫响应 。该研究成果即将作为 JMC 补充封面进行正式发表（ 7月8日第13期 封面，https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c02079）。

新型靶向β-catenin/BCL9的小分子PPI抑制剂，激活cDC1的抗原提呈和肿瘤免疫响应

首先，基于2GL7结构，对β-catenin N端的四个α螺旋进行了叠加分析，选择叠合度较差的晶体(PDB IDs 2GL7, 8Z61, 8Z5J)进行进一步研究，结果显示β-catenin N末端存在显著的构象多样性，主链之间的错位现象表明这些区域可能存在潜在的构象变化或不稳定性。150 ns的分子动力学模拟分析显示尽管晶体蛋白在模拟条件下相对稳定，但N端区域可能具有独特的结构和稳定性特征。这一发现对于β-catenin/BCL9相互作用研究具有重要意义，提示β-catenin的N端在生理条件下可能会发生构象变化，从而影响其相互作用和功能。上述结果是对于β-catenin N端区域构象变化的首次详细研究。

图1. 三种β-catenin晶体动力学稳定性特征及聚类结构（来源： JMC ）

其次，为了研究抑制剂与Apo β-catenin构象的相容性，研究团队选择了分别从8Z61和8Z5J的分子动力学模拟中的主导聚类结构（DC I和DC II），并将之用于分子设计。在ZW4864的基础上，采用尿素优势骨架，最终成功获得了一系列高亲和力、高活性的具有3-苯基哌啶尿素结构的衍生物。通过上述结构改造，新化合物的亲和力从亚微摩尔级别突破到了纳摩尔级别，其中化合物 28 显示出目前该领域最强的β-catenin结合亲和力（K _d =82 nM）。

最终，所获得先导化合物 13 和 35 具有显著的体内抗癌活性，不仅激活T细胞，还促进cDC1的抗原呈递，并在CT26模型中展示出强效的抗肿瘤效应。并且研究团队还利用深势科技的Hermite平台技术(https://hermite.dp.tech, DP Technology)，计算了 13 和 35 与β-catenin自由结合能，结果表明，相比 35 ， 13 与β-catenin具有更稳定的结合。

图2. Apo β-catenin 主导聚类结构及3-苯基哌啶尿素衍生物的设计策略（来源： JMC ）

肿瘤组织流式细胞术和qPCR研究表明化合物 13 增强了免疫细胞的浸润，促进了抗原呈递基因的表达。化合物 13 处理后，IFN-γ+和颗粒酶B ⁺ CD8 ⁺ T 细胞的肿瘤浸润率显著高于载体组。此外，抗原呈递基因 Psmb8 和 H2-Aa 的表达上调，证实了抗原呈递相关基因增强，从而启动下游T细胞活化并增加免疫细胞肿瘤浸润。在作用机理方面，化合物 13 通过Btk-Irf1信号转导轴激活癌症免疫反应，不仅上调IFN-γ ⁺ CD8 ⁺ T细胞，而且促进抗原呈递刺激cDC1细胞成熟，表现出强大的免疫增强活性。

图3. 化合物13治疗的体内肿瘤免疫微环境调控（来源： JMC ）

进一步的研究表明，阻断BCL9／β-catenin蛋白质相互作用可以增强cDC1细胞中的抗原呈递，并具有促进cDC1激活的重要作用。化合物 35 不仅增强了cDC1的抗原呈递和激活，还提升了PBMC和TdLN中的cDC1比例，从而增强了T细胞介导的免疫反应。该研究揭示了阻断BCL9／β-catenin蛋白质相互作用抗肿瘤的全新药理机制，同时具备抑制肿瘤细胞生长、引发cDC1细胞及激活T细胞三重功效。在作用机理方面，化合物 35 通过激活Btk-Stat-Irf1信号转导轴，促进cDC1细胞的分化和成熟。

综上所述，该合作团队首次报道了具有3-苯基哌啶尿素结构的、新颖的BCL9/β-catenin小分子抑制剂。这类抑制剂的可通过增强肿瘤微环境中cDC1细胞的抗原呈递，实现抗肿瘤效应。

图4. 35调节CT26模型淋巴结中的免疫微环境（来源： JMC ）

以上研究成果安徽中医药大学和长三角药物高等研究硕士生 朱文华 为第一作者，安徽中医药大学和长三角药物高等研究院联培硕士生 刘翠婷 、 奚康 、 李雅娜 ，复旦大学博士生 李安琪 、硕士生 沈栎安 为共同第一作者。

朱棣 ，复旦大学基础医学院教授，博士生导师，复旦卓识人才，山东省药学科学院引进领军人才（兼职）。第一或通讯代表作发表文章在 Nature Medicine , Signal Transduction and Targeted Therapy , Cancer Discovery , Science Translational Medicine , Science Advances , Cell Reports 等杂志。获得中国抗癌协会科技奖二等奖、 上海市生物工程学会“东富龙”优秀青年科学家、上海市优秀发明选拔赛铜奖等荣誉奖项。