基于化学干预CD33的AML靶向治疗研究

Acute Myeloid Leukemia (AML) is one of the most common adult leukemia. Since the majority of AML patients relapse, alternative strategies for AML treatment are required. CD33 (Siglec-3), a member of Sialic Acid Binding Ig-like Lectin superfamily, is expressed on all normal myeloid cells, including AML cancer cells, and is used as a therapeutic target for AML. The cytoplasmic tail of CD33 contains inhibitory signaling motifs, which dynamically regulate the cell activities by interaction with its sialoside ligands, while the signaling pathways downstream of CD33 remain poorly understood. Here, we propose to rationally design high affinity glycan ligands of CD33 by combination of chemo-enzymatic synthesis, high throughput screening of DNA-encoded Analogue Library of Sialosides (DEALS) and in silico aided screening to improve the lead compound structures. With the inhibitors in hands, we will investigate the inhibitory signaling pathway of CD33 in myeloid cells and develop a delivery strategy to target AML cells.

急性髓系白血病（AML）是成年人中最常见的急性白血病，难根治易复发，急需研发新的治疗替代方案。CD33是一种唾液酸依赖性免疫球蛋白样凝集素，特异性地高表达于单核髓系免疫细胞及其癌细胞（AML）上，已成为AML免疫治疗的重要靶点。通过与唾液酸糖链配体作用，CD33动态调控相应细胞的生物活性，而其信号通路还未完全解析。本项目拟运用化学酶法精准合成技术、DNA-编码的唾液酸衍生物库（DEALS）高通量筛选技术、计算机辅助虚拟筛选技术，进而合理设计CD33高活性小分子抑制剂。在此基础上，通过化学糖生物学技术研究CD33对髓系免疫细胞的免疫抑制信号通路，及从细胞和模式动物层面研究基于CD33小分子抑制剂化学干预的AML靶向治疗方案。

唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素（Sialic acid-binding Ig-like lectins，Siglecs）为免疫球蛋白超家族的重要成员，以细胞类型特异性方式在血细胞表面表达。其胞外结构域能识别特定连接方式的唾液酸配体，并产生抑制性信号。肿瘤细胞借助于高表达的唾液酸聚糖，与免疫细胞上的Siglecs相互作用，可以有效抑制免疫细胞的激活，协助肿瘤细胞逃避免疫监控。因而，Siglecs为一类新型免疫抑制性检查点。此外，Siglecs也在部分肿瘤细胞表面高表达，是重要的肿瘤标志物。例如，Sig-2（CD22）在急性B细胞淋巴瘤（B-ALL）细胞表面高表达，而Sig-3（CD33）是急性髓系白血病（Acute Myeloid Leukemia, AML）的标志物。研发靶向Siglec的抗体及小分子抑制剂，能有效阻断Siglec-唾液酸轴，解除免疫细胞的免疫耐受状态，重新激活免疫系统对自身抗原的识别和对肿瘤细胞的清除。.有别于靶向Siglec的抗体免疫治疗方案，本项目聚焦于研发Siglec的高活性小分子抑制剂，研究其调控免疫细胞活性的分子机制。为此，本项目1）通过化学酶法反应，精准合成了在不同位置带有可反应基团的唾液酸糖链骨架；2）经与叠氮化合物库，氨基化合物，羧基化合物库分别发生click反应，还原胺化反应，酰胺化反应，构建了大型DNA编码唾液酸衍生物文库（~10E8）及其糖芯片化合物库（~10E4）；3）采用高通量筛选的方式，已成功获取了人源Sig-1, -2, -3, -15及鼠源Sig-1, -2, -3, -E, -15等10余个Siglec蛋白的高活性抑制剂，部分抑制剂的活性已通过ELISA实验得到验证。.为了实现免疫细胞靶向肿瘤细胞，本项目发展了在免疫细胞上化学酶法标记Siglec小分子抑制剂的技术。为此，通过计算机理性设计，本项目成功拓宽了CMP-Neu5Ac合成酶的底物耐受，结合“一锅多酶”的化学-酶法策略，一步实现唾液酸衍生物对免疫细胞的选择性标记。.该项目的顺利实施，将有助于Siglec高活性抑制剂的高效发现，并研究其在肿瘤靶向治疗、细胞免疫治疗中的临床应用，具有极高的医疗转化前景。