新型Hedgehog信号通路小分子抑制剂SOMCL-15-631的深入研究

A wide range of tumors are driven by the Hedgehog (Hh) signaling pathway. Small molecular inhibitors targeting its critical component, Smoothened (Smo), have been approved for clinical treatment of advanced basal cellular carcinoma. Howerer, the primarily and acquired resistance to current Smo inhibitors heavily limited its clinical efficacy. Emerging evidences suggest small molecular inhibitors targeting at the level of Gli represents a good strategy to combat the primarily and acquired resistance to current Smo inhibitors. SOMCL-15-1631 is a Hh inhibitors with novel chemical structure developed by our lab and Ao Zhang's lab from Shanghai Institute of Materia Medica. Our data indicate that SOMCL-15-631 possibily inhibits the Hh signaling pathway at the level of Gli. Based on our obtained data, this proposal is aimed to futher deeply elucidate critical issues of SOMCL-15-631: 1). to fuerther demonstrate that SOMCL-15-631 is a Gli inhibitor; 2). to define the molecular target of SOMCL-15-631; 3). to investigate whether SOMCL-15-631 may combat the primarily and acquired resistance to current Smo inhibitors in vitro and in vivo. These studies will provide fundamental data for further developing SOMCL-15-631; meanwhile, the mechanisms studies defining the molecular target of SOMCL-15-631 in this proposal will possibly present a novel target for developing Hh inhibitors with ability of combating the primarily and acquired resistance to currrent Smo inhibitors.

Hedgehog(Hh)信号通路对众多肿瘤的发生和发展起着重要作用。靶向其受体Smoothened（Smo）的抗肿瘤药物已经成功上市，但其原发性及继发性耐药严重影响了其临床疗效。研究发现靶向Hh信号通路下游转录因子Gli是克服Smo抑制剂原发及继发性耐药的理想策略。具有新型结构的小分子抑制剂SOMCL-15-631是本实验室和上海药物所张翱课题组联合研发的具有自主知识产权的高效Hh抑制剂，前期工作基础提示其作用靶点或为转录因子Gli。本项目拟在我们前期工作基础上全面、深入阐明SOMCL-15-631分子作用靶点、明确其对Smo抑制剂原发性、继发性耐药的克服作用。本项目的工作将为进一步开发SOMCL-15-631为具有自主知识产权的抗肿瘤药物提供前期试验依据，并且或能发现新的可用于开发靶向Hh信号通路抗肿瘤药物的崭新靶点，因此具有重要的学术及应用价值。

寻找具有克服耐药性的药物成为靶向Hh信号通路抗肿瘤药物研发领域的重要任务与挑战。开发靶向SMO下游关键蛋白的抑制剂是目前克服SMO抑制剂耐药的主要策略。.寻找具有克服耐药性的药物成为靶向Hh信号通路抗肿瘤药物研发领域的重要任务与挑战。开发靶向SMO下游关键蛋白的抑制剂是目前克服SMO抑制剂耐药的主要策略。.本项目我们主要对已筛选出的抑制剂SOMCL-15-631进行深入的研究，主要鉴定其抑制Hh信号通路活性的分子作用靶点，并评价SOMCL-15-631对Hh依赖性的髓母细胞瘤的体外、体内生长。首先，我们发现SOMCL-15-631作用于SUFU蛋白下游，并且能显著抑制GLI1-HA、GLI2-HA外源性质粒所激活的Hh信号通路活性，初步证实SOMCL-15-631为一潜在GLI抑制剂；EMSA实验发现SOMCL-15-631并非通过干预转录因子Gli与其转录靶基因启动子序列结合进而抑制Hh活性，表明其为一间接作用的Gli抑制剂。我们进一步发现SOMCL-15-631能显著抑制内源性、外源性Gli1、Gli2蛋白的表达，但对其mRNA水平无任何影响；同时我们发现蛋白酶降解抑制剂MG132能恢复SOMCL-15-631对Gli蛋白的抑制作用。这些结果初步提示SOMCL-15-631或为通过激活蛋白酶降解的某个途径，进而抑制Gli蛋白的表达，最终抑制Hh活性。SOMCL-15-631能显著抑制转染SMO W535L、SMO D473H所激活的Hh信号通路活性，提示其具有克服SMO W535L、SMO D473H所导致的现有SMO抑制剂耐药，并且其能显著抑制Hh依赖性的髓母细胞瘤的体外、体内生长。这都表明SOMCL-15-631极有可能开发成为一个靶向GLI，并且能克服SMO抑制剂原发性、继发性耐药的分子抗肿瘤药物。.另外，新近研究表明BRD4可以通过调控Gli的转录，进而激活Hh信号通路。基于表观遗传修饰酶BRD4、HAT、HDAC等与转录因子Gli的密切关系，同时现有Gli抑制剂活性弱、毒性大等缺点，本项目还开展了通过靶向BRD4研发间接作用于Gli的Hh抑制剂，并评价其克服靶向Smo的第一代Hh通路抑制剂的原发性和继发性耐药的潜力。我们通过实验室建立的Hh 信号通路抑制剂筛选模型，对一系列小分子化合物进行抑制Hh活性的评价。