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專業(yè): 生物大分子結構與功能

[交流] Cell 首創(chuàng)新藥：HRX215 增強肝臟再生 | MedChemExpress

你知道嗎？健康的肝臟具有幾乎無限的再生潛能！嚙齒類動物的經(jīng)典實驗表明，當肝臟的一部分被手術切除時，肝臟可以在幾天內恢復到原來的大小……

人體肝臟約占體重的 2%，研究發(fā)現(xiàn)成人的肝臟具有顯著的再生能力，健康情況下，肝臟處于有絲分裂靜止狀態(tài)，但在毒性損傷或切除后，肝臟細胞可以迅速進入細胞周期以恢復肝臟質量和功能[1]。
肝臟再生是一個復雜的過程，涉及多種細胞類型的相互作用，包括肝細胞、肝星狀細胞、內皮細胞和炎癥細胞。通常情況下，肝細胞和 becs 的增殖負責肝臟再生。盡管肝臟具有顯著的再生能力，但在急性損傷時，肝細胞和 becs 逐漸喪失再生能力，并在各種慢性肝病中發(fā)生凋亡或衰老 (圖 1)。

圖 1. 肝臟再生機制[1]。

(a) 在肝臟穩(wěn)態(tài)中，肝細胞和膽道上皮細胞 (becs) 自我更新，而肝星狀細胞 (hsc) 大部分處于靜止狀態(tài)。常駐巨噬細胞清除受損細胞和消耗的紅細胞，并控制病原體從母體進入。(b) 在急性細胞損傷期間，肝細胞和膽道細胞增殖增加以重建受損組織，巨噬細胞吞噬細胞碎片并切換到促修復表型。(c) 在慢性肝細胞損傷中，大量肝細胞衰老，剩余的非衰老肝細胞增殖不足以恢復受損組織。作為導管反應的一部分，becs 擴張，可以檢測到膽道源性肝細胞。巨噬細胞被激活，但在這種情況下，與急性損傷相比，不同表型的巨噬細胞之間的比例發(fā)生了變化，因此更多的促炎巨噬細胞積聚，引發(fā)明顯的免疫反應，激活hsc。活化的造血干細胞 (ahscs) 有助于細胞外基質 (ecm) 的沉積和肝纖維化的發(fā)展。因此，慢性損傷以肝細胞衰老、炎癥和纖維化為特征。mmp: 基質金屬蛋白酶；timp：金屬蛋白酶組織抑制劑。

由于缺乏恢復肝細胞再生的療法，肝移植成為終末期肝病的唯一治療選擇。

Cell 首創(chuàng)新藥：HRX215 增強肝臟再生 | MedChemExpress-2

3 月 14 日，stefan zwirner 團隊在 cell 發(fā)表突破性研究，其開發(fā)出首創(chuàng)的小分子 mkk4 抑制劑 --hrx215[2]。揭示了其具有突破腫瘤肝臟手術界限的潛力。

mkk4 是一種 map2 激酶，是應激激活蛋白激酶 (sapk)/絲裂原激活蛋白激酶 (mapk) 信號網(wǎng)絡的一部分。當細胞暴露于不同的應激刺激時，mkk4 會被激活。mkk4 的下游底物是 jnk 1、2 和 3，它們也被 mkk7 激活，而 p38 mapk 亞型則主要被 mkk3 和 mkk6 激活。
已有研究發(fā)現(xiàn)，短發(fā)夾 rna (shrna) mir 介導的 mkk4 沉默可通過破壞 sapk 信號傳導 (主要通過 mkk7 和 jnk1 向 atf2 和 elk1 介導的下游促再生轉錄程序) 來釋放急性或慢性損傷肝臟中肝細胞的內源再生能力[3]。

圖 2. 體內 rnai 篩選確定 mkk4 是肝臟再生的關鍵調節(jié)因子[3]。

在此次研究中，科學家通過 mkk4 shrna 轉基因小鼠，證實了肝細胞中的 mkk4 基因抑制可增強肝再生，在經(jīng)過長達 12 個月的全身性 mkk4 抑制的安全性評估后，發(fā)現(xiàn)通過抑制 mkk4 促進肝臟再生且不增加肝臟腫瘤發(fā)生風險。
于是研究者進一步啟動了以 mkk4 為治療靶點的藥物發(fā)現(xiàn)過程，通過共結晶實驗成功分離出晶體，但由于檢測中的各種阻礙，無法建立可利用的 atp 結合袋模型，研究者將目光轉向了已報道的蛋白激酶抑制劑 vemurafenib，經(jīng)過進一步的先導化合物優(yōu)化產(chǎn)生了一系列 mkk4 抑制候選物�；趯� jnk1、braf 和 mkk7 的 >100 倍選擇性，hrx215 被選為臨床候選藥物。

圖 3. hrx215 發(fā)現(xiàn)及合成途徑[2]。

在藥物經(jīng)過了細胞膜通透性及藥代動力學特性分析后，開始了進一步的小鼠體內藥理學分析，在 ccl4 誘導的肝損傷模型中，hrx215 增加部分肝切除后的肝細胞增殖并減弱細胞凋亡。同時，在酒精性脂肪性肝炎 (ash) 模型和慢性 ccl4 治療誘導的肝纖維化模型中測試 mkk4i 時觀察到抗脂肪變性和抗纖維化功效。
機制上，當給予 mkk4i 的小鼠接受部分肝切除術時，抑制 mkk4 后肝細胞中的促再生信號傳導依賴于增加的 mkk7 和 jnk1 信號傳導以及下游轉錄因子 atf2 和 elk1 的激活，先前的關鍵信號事件再次得到證實。

圖 4. mkk4 抑制劑 hrx215 可增強肝再生并預防肝衰竭[2]。

豬肝切除模型可以進行 80% 或 85% 肝切除，該模型忠實地反映了人類的肝臟再生，于是作者分別在 80% 和 85% 肝切除模型中研究 hrx215。在 80% 肝切除模型中，8 頭豬被隨機分配接受 hrx215 或對照治療。從手術前 24 小時開始，每 12 小時靜脈注射 hrx215 (5 mg/kg) 或對照載體。結果發(fā)現(xiàn)，hrx215 介導的 mkk4 抑制可增加豬肝切除模型中的肝細胞再生，并且，hrx215 介導的肝再生促進有效預防了豬 85% 肝切除術后的致命性 phlf (post-hepatectomy-liver-failure, 肝后切除術)。

在安全性上，hrx215 對心血管、神經(jīng)或呼吸系統(tǒng)沒有任何影響，并且在嚙齒類動物和非嚙齒類動物中進行的 4 周毒性研究中 (大鼠為 300 mg/kg/天，狗為 250 mg/kg/天)，沒有藥物-觀察到相關毒性，未觀察到不良反應水平。
此外，臨床候選 hrx215 進行了首次人體 i 期試驗 (歐盟藥物監(jiān)管機構臨床試驗 [eudract] 2021-000193-28)，結果顯示其具有出色的安全性和藥代動力學。這使 hrx215 用于預防/治療廣泛腫瘤肝切除后或小移植物移植后肝衰竭成為可能。

Cell 首創(chuàng)新藥：HRX215 增強肝臟再生 | MedChemExpress-7

本次研究中，作者開發(fā)出首創(chuàng)的小分子 mkk4 抑制劑 --hrx215。hrx215 的獨特之處在于其強大的促再生作用、潛在的作用機制以及即使在 hrx215 長期治療后也具有出色的安全性。這肝切除提供了新的可能，從而為更多結直腸癌肝轉移患者和原發(fā)性肝癌患者提供潛在的治療前景。
mce 的所有產(chǎn)品僅用作科學研究或藥證申報，我們不為任何個人用途提供產(chǎn)品和服務。

參考文獻：
[1] campana l, et al. liver regeneration and inflammation: from fundamental science to clinical applications. nat rev mol cell biol. 2021 sep;22(9):608-624.
[2] zwirner et al., first-in-class mkk4 inhibitors enhance liver regeneration and prevent liver failure, cell (2024),https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.02.023
[3] wuestefeld t, et al. a direct in vivo rnai screen identifies mkk4 as a key regulator of liver regeneration. cell. 2013 apr 11;153(2):389-401.

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