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近日，復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院李凱主任醫(yī)師聯(lián)合上?？萍即髮W(xué)白芳研究員團(tuán)隊(duì)，在Nature旗子下國際學(xué)術(shù)期刊Acta Pharmacologica Sinica（2022年影響因子7.169）發(fā)表題為“Discovery, evaluation and mechanism study of WDR5-targeted small molecular inhibitors for neuroblastoma”的研究論文，報(bào)道了團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的針對神經(jīng)母細(xì)胞瘤靶點(diǎn)WDR5 的新骨架抑制劑分子及其抗神經(jīng)母細(xì)胞瘤的作用和機(jī)制研究工作。該項(xiàng)工作日前也由出版社作為近期亮點(diǎn)文章在其公眾號推送（https://mp.weixin.qq.com/s/eKivefKo_nlDFiMcrA5ong）。
神經(jīng)母細(xì)胞瘤是發(fā)病率最高的小兒顱外惡性腫瘤（圖1a），高危組患兒的病死率居高不下，長期存活率低于40%，其治療也成為世界性臨床難題，目前仍未有小分子靶向藥物上市。MYCN為神經(jīng)母細(xì)胞瘤最常見驅(qū)動基因，表達(dá)的N-myc蛋白為“不可成藥性”靶點(diǎn)，這位抗神經(jīng)母細(xì)胞瘤靶向藥物設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。近年多項(xiàng)研究表明WD40重復(fù)結(jié)構(gòu)域蛋白5（WD40 repeat-containing protein 5，WDR5）參與多種腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，因而成為熱門的腫瘤治療靶點(diǎn) [1]。WDR5在體內(nèi)主要參與組蛋白H3第四位賴氨酸（Histone H3 lysine 4，H3K4)甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的組成，同時(shí)也是N-myc的輔助因子（圖1b）。既往研究發(fā)現(xiàn)，在N-myc蛋白與其下游目的基因序列的結(jié)合中，約80%需要WDR5參與，WDR5與N-myc的相互作用是N-myc的致瘤能力的關(guān)鍵 [2]。然而，目前針對WDR5與N-myc等蛋白的相互作用位點(diǎn)——WBM（WDR5-binding motif）位點(diǎn)的抑制劑研究卻屈指可數(shù)，大多研究集中于WDR5表面另一位點(diǎn)WIN（WDR5-interacting）位點(diǎn)阻斷劑的開發(fā)。其中OICR-9429系列化合物正處于臨床前研究階段[3]，它對MLL基因重排的白血病表現(xiàn)出較強(qiáng)的治療作用，但對其它實(shí)體腫瘤效果不佳[4]。因此，針對WBM位點(diǎn)開發(fā)小分子抑制劑是十分值得探索的抗神經(jīng)母細(xì)胞瘤藥物開發(fā)新方向。
圖1 a 神經(jīng)母細(xì)胞瘤的好發(fā)部位；b WDR5參與神經(jīng)母細(xì)胞瘤發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制
研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)技術(shù)、小分子-蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)解析技術(shù)及多種藥理活性評價(jià)手段，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)針對WDR5具有顯著性結(jié)合親和力的候選苗頭分子，其中尤以一種苯磺酰基苯并咪唑類小分子——19號化合物效果最佳，研究確證了該分子與WDR5在其WBM的互作分子作用機(jī)制（圖2a），證實(shí)其對MYCN擴(kuò)增的神母細(xì)胞系IMR32和LAN5等具有特異性殺傷作用（圖2b），從而干擾蛋白功能的正常發(fā)揮。
圖2 a 化合物19與WDR5的分子親和活性和對神經(jīng)母細(xì)胞瘤的體外毒性；b 化合物19與WDR5的結(jié)合模式。
通過轉(zhuǎn)錄組測序及進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，19號化合物對MYCN擴(kuò)增的神母細(xì)胞LAN5的作用主要有上調(diào)核糖體蛋白的基因轉(zhuǎn)錄，激活p53信號誘導(dǎo)凋亡，抑制DNA復(fù)制及細(xì)胞周期進(jìn)程等（圖3a）。在與WIN位點(diǎn)阻斷劑（OICR-9429）作用的比較中，研究發(fā)現(xiàn)19號化合物對H3K4三甲基化（H3K4me3）水平的抑制和對p53的激活作用均更強(qiáng)（圖3b），提示W(wǎng)BM位點(diǎn)可能是針對神經(jīng)母細(xì)胞瘤更優(yōu)的藥物設(shè)計(jì)位點(diǎn)。
圖3 a KEGG通路富集分析19號化合物在神經(jīng)母細(xì)胞瘤內(nèi)的作用機(jī)制；b 19號化合物與OICR-9429對神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞內(nèi)p53的激活作用和H3K4me3的抑制作用的比較。
此外，本研究創(chuàng)新性地聯(lián)用WBM位點(diǎn)阻斷劑（19號化合物）和WIN位點(diǎn)阻斷劑（OICR-9429），發(fā)現(xiàn)兩種藥物對LAN5和IMR32細(xì)胞存在明顯的協(xié)同殺傷作用，為WDR5靶向藥物的聯(lián)合用藥策略提供了理論基礎(chǔ)。
該論文由復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院韓祺蕾博士和上?？萍即髮W(xué)博士后張向磊為共同第一作者，復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院李凱主任醫(yī)師與上?？萍即髮W(xué)白芳研究員為共同通訊作者。
參考文獻(xiàn)
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2 Thomas LR, Adams CM, Wang J, Weissmiller AM, Creighton J, Lorey SL, et al. Interaction of the oncoprotein transcription factor MYC with its chromatin cofactor WDR5 is essential for tumor maintenance. Proc Natl Acad Sci U S A 2019; 116: 25260-8.
3 Chen X, Xu J, Wang X, Long G, You Q, Guo X. Targeting WD repeat-containing protein 5 (WDR5): a medicinal chemistry perspective. J Med Chem 2021; 64: 10537-56.
4 Yu X, Li D, Kottur J, Shen Y, Kim HS, Park KS, et al. A selective WDR5 degrader inhibits acute myeloid leukemia in patient-derived mouse models. Sci Transl Med 2021; 13: eabj1578.
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