慢性肾病新靶点HIPK2抑制剂的构效关系及作用机制研究

Chronic kidney disease (CKD) is characterized by its high risk and complex pathogenesis, involving multiple downstream signaling pathways associated with inflammation and fibrosis. Most of existing drugs target individual pathways and can not block all the downstream pathways at the same time. The crosstalk between the various pathways leads to poor efficacy of these drugs. Therefore, there is no substantial progress in the research of CKD drug discovery. In recent years, homeodomain interacting protein kinase -2 (HIPK2) has attracted much attention as a potential drug target. HIPK2 can regulate the downstream pathways at the same time, which plays an important role in the occurrence and development of CKD. Therefore, selective HIPK2 inhibitors are expected to overcome the defects mentioned above. However, there is no systematic report on the structure-activity relationship of HIPK2 inhibitors up to now. In our previous study, we found that compounds WGY215 and WZY306 can inhibit the activity of HIPK2 selectively and inhibit renal fibrosis with low toxicity. In this study, based on our previous achievements, protein homology modeling, virtual screening, structure-activity relationship and mechanism of action studies will be conducted with the aid of computer-aided drug design and other methods. It is expected to make a breakthrough in the study of target validation and selective inhibitor discovery of HIPK2, and will also provide new ideas and candidate molecules for CKD drug therapy.

慢性肾病（CKD）发病机制复杂，涉及与炎症、纤维化等相关的多条下游信号通路的异常，治疗困难、危害性大。现有药物多只针对个别通路，无法同时阻断所有通路，各通路间的交叉对话导致其疗效不佳。因此，CKD治疗药物研究尚无实质性进展。近年来，同源结构域相互作用蛋白激酶-2（HIPK2）作为药物潜在靶标备受关注。HIPK2可同时调节下游各通路，在CKD发生发展中起重要作用，选择性HIPK2抑制剂有望克服上述缺陷，但目前尚未发现系统的HIPK2抑制剂构效关系研究的有关报道。我们前期研究发现化合物WGY215和WZY306能在选择性抑制HIPK2的同时发挥较强的抗肾纤维化活性和低肾毒性。本项目将在此基础上，借助计算机辅助药物设计等策略，开展蛋白同源模建、虚拟筛选、构效关系和作用机制研究。本研究有望在HIPK2的靶标确认以及选择性抑制剂研究方面取得突破性进展，为CKD的药物治疗提供新思路和候选分子。

背景与方向：研究表明，慢性肾病（CKD）的病理特征是伴有炎症的纤维化。在病理状态下，同源结构域相互作用蛋白激酶-2（HIPK2）的蛋白水平和活性均上调，同时促进炎症和纤维化过程从而加速疾病发展。因此，HIPK2已成为此类纤维化类疾病药物研究的重要靶点。此外，HIPKs家族成员中与HIPK2具有高同源性的有HIPK1和3亚型，两者分布于心脏和神经系统，参与正常的生理调节。因此，选择性HIPK2抑制剂可降低脱靶效应产生的毒副作用，并有望通过对炎症和纤维化通路的共同调节改善CKD的病理状态，具有重要的研究价值。.主要内容：本项目以WGY215和WZY306为先导化合物，以HIPK2为靶点开展结构优化、筛选、构效关系、作用机制和初步的药效学（小鼠单侧输尿管结扎UUO模型）研究，同时借助蛋白同源模建技术，分析HIPKs家族成员蛋白结构的差异，阐明化合物对不同亚型HIPKs选择性的影响因素。此外，鉴于HIPK2参与抑癌因子P53的磷酸化激活，本研究在进行化合物抗炎和抗纤维化筛选同时，同时考察化合物对凋亡的影响，旨在寻找选择性和活性高、毒性低，风险小的苗头化合物。.重要结果与关键数据：本项目研究借助计算机辅助药物设计手段，共设计与合成三个系列共100余个目标化合物，其中化合物6d1和9m均在分子、细胞和动物水平显示出良好的研发前景。6d1抑酶活性强（IC50=0.76 μM，阳性对照药物Compound C IC50=6.20μM）、肾毒性低（选择性指数>200）、细胞活性和动物实验药效强（灌胃起效剂量12.5mg/kg）；9m抑酶活性（IC50=0.44 μM，阳性对照TAE-226 IC50=1.35 μM），且具有较好的酶选择性和细胞选择性，可抑制HIPK2对P53的磷酸化，但对肿瘤凋亡无影响。两个化合物对炎症NF-kB通路和纤维化TGF-β通路均具有较好的抑制作用。同源建模研究结果表明，酶活性位点关键Tyr残基的门控作用与化合物对HIPKs家族成员的选择性密切相关。.科学意义：本项目在以HIPK2为靶点的抗纤维化药物研究方面取得了突破性进展，初步确认了HIPK2的成靶性，化合物6d1和9m以及Tyr残基门控作用的发现为选择性HIPK2抑制剂研究提供了方向，为CKD等纤维化疾病的药物治疗提供新思路和候选分子。