新型BET/HDAC双靶点抑制剂作为组合治疗白血病和侵袭性真菌新策略研究

Clinically, immunocompromised leukemia patients often suffer from limited efficacy of chemotherapy and bone marrow transplantation, and are highly vulnerable to invasive fungal infections (IFIs). The employment of combinational drug therapy often results in severe side effects and serious drug resistance and so on. Herein, we proposed a hypothesis that a small molecule targeting BET and HDAC could simultaneously treat hematological malignancies and drug-resistant fungal infections. Previously, novel BET/HDAC dual inhibitors were identified to possess potent antiproliferative activity toward hematological cell lines and excellent synergistic effects with fluconazole to treat resistant Candida albicans infections. Based on the above results, this project aims to carry out drug design, chemical synthesis, biological evaluation and mechanism study of the BET/HDAC dual inhibitors. As a result, candidate molecules possessing excellent antitumor and antifungal efficacy in vitro and in vivo will be identified, which are valuable tools to further validate the druggability of the target combination. Taken together, this project will provide a novel strategy for the integrated treatment of hematological malignancies/drug-resistant fungal infections.

机体免疫受损的白血病患者在接受化疗和骨髓移植手术之后，是侵袭性真菌感染（IFIs）的高危人群。现有组合给药治疗方案存在毒副作用大、耐药严重等局限性。本课题提出了基于BET/HDAC设计双靶点抑制剂来组合治疗血液恶性肿瘤和耐药真菌感染的科学假说。前期研究设计合成得到了新型BET/HDAC双靶点抑制剂，并证实其对多种白血病细胞株显示出良好的抑制活性，且与氟康唑联用后表现出强效协同作用，能有效抑制耐药白色念珠菌的生长。在此基础上，本项目拟深入开展BET/HDAC双靶点抑制剂的设计、合成、体内外活性测试和作用机制研究，获得具有优秀体内外药效的候选分子，对靶点组合的成药性能进行确证，为血液恶性肿瘤/耐药真菌感染一体化药物治疗提供全新策略。

溴结构域和额外末端结构域蛋白（BET）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）均为表观遗传学靶点，抑制两者可产生协同抗肿瘤、抗真菌和抗炎等多种生理作用。基于BET抑制剂和HDAC抑制剂在抗肿瘤和抗真菌的协同效应，本项目重点开展新型BET/HDAC双靶点抑制剂作为组合治疗白血病和侵袭性真菌新策略研究。本项目主要设计合成了两个结构类型的BET/HDAC双靶点抑制剂。1. 基于BET抑制剂CF53和HDAC抑制剂SAHA设计合成了二甲基异恶唑类BET/HDAC双靶点抑制剂。大部分化合物对BRD4和HDAC1抑制活性达到纳摩尔级，且对乳腺癌MDA-MB-231表现出良好的抗增殖活性，与氟康唑联用强效协同抗耐药白色念珠菌0304103作用。其中化合物13c和17b不仅具有BRD4（IC50分别为35 nM 和63 nM）和HDAC1（IC50分别为10 nM和19 nM）平衡抑制活性，对MDA-MB-231的抑制活性达到纳摩尔级，并且在裸鼠移植瘤模型中表现出强效抗肿瘤作用（抑制瘤率分别为64.9%和67.9%），明显优于CF53和SAHA（抑瘤率分别为31.5%和22.0%）；在小鼠深部感染模型中与氟康唑联用可显著降低小鼠肾脏负荷量。以上结果表明BET/HDAC抑制剂13c和17b是组合治疗乳腺癌和深部真菌感染的新策略。2. 基于BET抑制剂(+)-JQ1和HDAC抑制剂SAHA设计合成了环己烷并噻吩并三唑-1,4-二氮杂类双靶点抑制剂。此类化合物在抗肿瘤方面没有展示出明显的抗增殖作用，但是大部分化合物与氟康唑联用展示出强效协同抗多种耐药白色念珠菌活性。代表性抑制剂B2还具有单独抗新型隐球菌H99（MIC80 = 8 μg/mL）和光滑念珠菌0161（MIC80 = 1 μg/mL）的活性，与氟康唑相当。化合物B2对真菌总HDAC抑制活性远优于人总HDAC抑制活性（IC50分别为0.0026 μM和4.3 μM）。对真菌HDAC亚型HDA1的抑制活性达到纳摩尔级（IC50 = 0.83 μM），选择性指数为1653。作用机制研究显示化合物B2可剂量依赖性地抑制耐药白念菌生长，抑制菌丝和生物被膜形成。体内实验显示，化合物B2联合氟康唑有效降低小鼠肾脏荷菌量。总而言之，开发新型BET/HDAC双靶点抑制剂和真菌选择性HDAC抑制剂可能是治疗恶性肿瘤联合真菌感染治疗新策略。