新型人精子制动剂SSC-6-T及其化学衍生物的作用机制研究

Safe contraception is an unmet need worldwide. Ongoing research focuses on non-hormonal male contraceptive . Male contraceptive approaches against sperm are limited. There is also a need to replace spermicide N9 with new reagents because of its promotion of STDs. The major barrier to design new compound is the lack of sperm target, which is based on the mechanism of sperm motility regulation. Based on the essential roles of sperm protein PTMs on sperm functions, we screened thousands of compound to search for spermostatic reagents. SSC-6-T, a drug in phase 2, was found to be a novel spermostatic reagent more effective than N9. GSK3β is a known target of SSC-6-T, and is involved in Wnt/GSK3β pathway that regulates sperm motilty. We plan to understand the novel spermostatic mechanism of SSC-6-T by search for the target proteins and protein complex, with an aim to optimize the drug design. In additon, we need to ascertain whether the spermostatic actions of SSC-6-T is related to the known Wnt/GSK3β signaling pathway. With optimized targets and the corresponding new compounds, we also plan to verify the effectivenss and safety of the new reagents.

安全避孕是国际社会未满足的普遍需求。当前的趋势是开发非激素类的药物。目前针对男性精子的避孕方法还很有限，外用杀精子剂壬苯醇醚N9具有促进STDs的缺点，还缺乏更加安全有效的替代品。主要原因是对精子运动机理及其调控机制的不了解。本项目依据前期针对精子蛋白翻译后修饰调控的化合物的筛选，筛选到了一个二期临床药物SSC-6-T，具有新颖的精子制动活性。初步实验表明该化合物具有比N9更好的效果，但更低的毒性。SSC-6-T具有一个已知的相互作用蛋白GSK3β,而GSK3β是新发现的精子运动调控通路Wnt/GSK3β的重要成分。本项目拟利用SSC-6-T及其衍生物，发现和验证SSC-6-T在精子上的靶蛋白（复合物），探讨其制动精子的新颖分子机制，以及是否通过已知的Wnt/GSK3β信号机制起作用。在此靶蛋白和制动机制基础上，优化设计合成新的精子制动化合物，并进行初步的药效和安全性探讨。

如何安全避孕是全球性的问题。意外妊娠已经和性传播感染一起成为威胁女性生殖健康的两大问题。以壬苯醇醚（Nonoxynol-9，N-9）为代表的杀精剂是一类女性自主的避孕节育药剂，可直接购买，可接受度高，女性自主，但它阴道黏膜刺激性强，细胞毒性大，炎症反应大而促进艾滋病等性传播疾病。项目前期获得了快速制动精子的高活性新型化合物SSC-6-T，其活性显著高于N-9。为了揭示SSC-6-T的快速制动精子的机制，项目从SSC-6-T的构效关系，制动精子的细胞学机制，Wnt/GSK3β信号通路与精子制动机制的关系，以及SSC-6-T的初步成药性方面进行了探讨。项目改进简化了SSC-6-T的合成路线，合成了>62个类似物。构效分析发现了快速精子制动活性的必需基团为噻二唑二酮结构。大量的类似物中，未发现活性高于SSC-6-T的新分子。研究发现SSC-6-T以选择性精子膜损伤和局部质膜不可逆通透为主要机制，与N-9，Ceritinib的机制类似但不同，但精子选择性更强。抑制GSK3β发现Wnt/GSK3β信号通路未参与精子制动。初步成药性分析显示SSC-6-T在阴道细胞毒性，黏膜刺激性，炎症反应，乳酸杆菌毒性等方面均较N-9具有显著优势，有望发展为代替N-9，副作用更低的新药。研究发现SSC-6-T的高活性和高精子膜选择性可能是其低阴道细胞毒性和低黏膜刺激性的基础。SSC-6-T在精子上的靶分子有望成为精子特异靶标，将为开发更加高效安全的杀精剂提供新的线索。另因新冠疫情突发，新冠病毒严重影响了多个脏器，包括生殖系统，如生殖细胞的发生和成熟，急需抗病毒药物。而本项目研究的SSC-6-T （即tideglusib）恰好被发现是新冠病毒主要蛋白酶（Mpro或者3CL pro）的较好抑制剂，我们拓展了SSC-6-T 及其类似化合物在抑制新冠病毒Mpro活性中的研究。我们对SSC-6-T 及其新类似物进行了设计合成，进行了抗Mpro活性的筛选和测定，发现了大量抗Mpro的高活性化合物。这些活性化合物改变了SSC-6-T疏水性过强的特点，成为开发抗新冠病毒药物的新候选化合物库。其潜在应用方向为抗新冠病毒的药物开发和研究。