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99%的乳腺癌发生在女性,男性仅占1%,名副其实的女性健康“第一杀手”,世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)最新数据显示,2022年全球女性乳腺癌发病人数高达231万,且发病率仍在持续上升。面对这一严峻挑战,科研人员正在不断探索新的治疗策略。
PI3K/AKT/mTOR是乳腺癌治疗研究中的核心信号通路,而AKT作为其中承前启后的关键节点,在细胞生长、增殖和新血管生成中发挥关键作用。目前已有一款AKT选择性抑制剂卡匹色替(Capivasertib)获得美国FDA批准上市,在国内还处于临床Ⅲ期阶段,有望在2025年上市。
AKT抑制剂主要结合在激酶活性位点或激酶域和PH结构域的变构口袋上。这些位点在AKT家族几乎完全相同,难以区分AKT1、AKT2、AKT3。研究显示,AKT抑制剂的高血糖的副作用归因于AKT2被抑制,因此,迫切需要一种选择抑制AKT1而对AKT2影响较小的药物。
近日,加州大学旧金山分校的研究人员在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为:Mutant-selective AKT inhibition through lysine targeting and neo-zinc chelation 的研究论文。
该研究通过结构设计,开发出了可逆的、选择性共价结合AKT1(E17K)突变的新型抑制剂,在细胞中实现持续的靶标结合,为乳腺癌提供了新的治疗策略。
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蛋白激酶AKT也被称作蛋白激酶B(protein kinase B,PKB),属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,同时也是致癌基因。AKT位于PI3K-AKT-mTOR信号通路(PAM)的中心节点,前接磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K),后启鼎鼎大名的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR激酶。PAM整合细胞外和细胞内信号,在细胞代谢、生长、增殖中发挥核心调控作用。正常细胞中AKT自身抑制,在癌症中因突变而发生信号上调,从而驱动细胞增殖,是药物开发的重要靶点。
AKT已发现三种亚型:AKT1、AKT2、AKT3,具有80%以上的同源性,仅在PH结构域和激酶结构域连接处存在较大差异,但是它们在体内分布和生理功能上并非完全相同。因此在药物开发过程中需要选择性靶向AKT不同亚型。
AKT抑制剂按照结合位点不同,可以分为PH结构域抑制剂、变构抑制剂和ATP竞争性抑制剂。例如卡匹色替(Capivasertib)属于ATP竞争性抑制剂,同时抑制AKT三种亚型,与Faslodex(氟维司群)联用,治疗HR+/HER2-的晚期或转移性乳腺癌成年患者。
高血糖的副作用是广谱AKT抑制剂的剂量限制性毒性。高血糖及其它副作用导致Capivasertib剂量减少,可能导致对AKT1(E17K)的抑制不足。小鼠和人类基因组研究显示,高血糖副作用归因于对AKT2的抑制。
AKT1第17位的谷氨酸替换为赖氨酸,即AKT1(E17K),是其最常见的突变。在这项最新研究中,研究团队针对该突变,设计了水杨醛抑制剂化合物1-3。结果显示,化合物3在驻留时间和热稳定性方面对AKT1(E17K)选择性强于野生型AKT1和AKT2。在癌细胞模型中,化合物3可通过抑制AKT信号通路传导,降低癌细胞活力。水杨醛探针3-炔烃直接证明了在细胞中的共价结合。
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