在真核细胞中,UPS可以特异性地降解细胞内80%以上的蛋白质,进而维持机体内蛋白质的稳态和正常的生命活动,UPS失调将会导致多种疾病如肿瘤等的发生。UPS的作用机制包括底物蛋白质的泛素化和蛋白酶体降解两个过程,泛素分子通过E1-E2-E3三级酶串联反应标记到底物蛋白上形成多聚泛素链标记,随后被蛋白酶体识别并迅速降解。2003年上市的第一个UPS相关的药物-蛋白酶体抑制剂硼替佐米,对多发性骨髓瘤等显示出显著疗效,证明靶向UPS系统治疗肿瘤的可行性。不幸的是,硼替佐米具有严重的毒副作用,其抑制UPS中的26S蛋白酶体,几乎阻断所有经UPS介导的蛋白质降解,缺乏对肿瘤的选择性。在众多UPS相关的调控蛋白中,泛素连接酶E3种类繁多并且具有严格的底物特异性,靶向E3连接酶的药物将比硼替佐米的选择性高,毒副作用低。CRLs是E3连接酶中最大的家族,负责约20%的UPS依赖的细胞内蛋白降解。CRLs在多种肿瘤细胞中异常活化,但是目前尚未报道直接靶向CRLs的抑制剂。在正常生理状态下,CRLs本身处于失活的状态,其活化需要类泛素分子NEDD8对其骨架Cullin蛋白进行Neddylation修饰。因此,通过抑制Neddylation通路就可以间接达到抑制CRLs和抗肿瘤的目的。与泛素化过程相似,Neddylation修饰也是由E1、E2、E3介导一系列酶促反应完成。其中NAE是Neddylation过程中的唯一的E1酶,也是最关键的决速酶。因此,抑制NAE的活性,就可以完全抑制Neddylation信号通路的活化,进而抑制CRLs介导的相关蛋白的降解,抑制肿瘤生长增殖。Millennium制药公司研发的MLN4924是目前唯一一个在临床试验中进行系统研究的NAE抑制剂。然而,临床试验结果显示,在急性髓系白血病（AML）或骨髓增生异常综合征（MDS）病人中,MLN4924作为单药使用的总体响应率仅有17%。因此,研发高活性、高亲和力、高安全性、多结构类型的NAE小分子抑制剂用于临床研究极为必要。基于MLN4924与NAE的晶体结构,我们首先通过骨架跃迁的策略对双环中心骨架进行优化,得到与MLN4924活性相当的结构新颖的嘧啶并三氮唑类化合物3-1,随后利用生物电子等排策略系统优化MLN4924结构的Head和Tail部分,改善化合物的类药性质,最终得到了分子和细胞水平与MLN4924相当但药代性质得到改善的化合物3-21和3-29。在静脉注射1mg/kg的给药方式下,与MLN4924相比,化合物3-21和3-29的血浆暴露量分别提高4.5倍和2.4倍,AUC分别为2500 h*ng/m L和1328 h*ng/m L,半衰期分别延长8倍和1.9倍,T1/2分别为5.68h和1.36 h,以及清除率分别降低5.6倍和1.8倍,CL分别为5.33m L/min/kg和16.5 m L/min/kg。在1μM下化合物3-21和3-29对于468种激酶及突变体无任何抑制作用,能明显抑制Neddylation信号通路,导致CRLs底物蛋白的蓄积,进而导致DNA损伤的蓄积和检查点的激活、细胞周期受阻及细胞凋亡。皮下注射130 mg/kg/QD的3-29对结肠癌HCT-116（T/C=0.20）和人髓性单核细胞白血病MV-4-11（T/C=0.19）两种移植瘤均具有与MLN4924（60mg/kg/BID）相当的显著的抗肿瘤效应。然而,皮下注射20 mg/kg/QD的3-21对HCT-116（T/C=0.07）移植瘤的生长抑制效应明显优于MLN4924（60 mg/kg/BID,T/C=0.37）。目前临床上可用的NAE抑制剂MLN4924是通过采取静脉滴注间断给药的方式来治疗患者。由于静脉滴注的给药方式使得患者的依从性比较差,因此研发口服有效的NAE抑制剂将有利于患者的治疗。由于在口服3 mg/kg给药方式下,与MLN4924相比,化合物3-21的血浆暴露量提高3.9倍（AUC=810 vs 208h*ng/m L）并保持适中的半衰期(T1/2=3.14 vs 5.50 h)。我们决定进一步探究化合物3-21通过口服给药的方式的体内抗肿瘤效应。令人高兴的是,化合物3-21通过口服给药的方式,在结肠癌RKO（10 mg/kg/QD,T/C=0.03）和MV-4-11（10mg/kg/QD,T/C=0.00）两种移植瘤模型中均具有显著的抗肿瘤效应,肿瘤基本完全消退的同时小鼠体重均无明显变化。代谢研究表明,化合物3-21在不同种属肝细胞（人、猴、狗、大鼠、小鼠）中均以原型化合物的形式稳定存在,并且无明显的种属差异。安全性评价显示,该化合物最大耐受剂量（MTD）为0.15 mg/kg,雌雄动物生化指标均未见异常。鉴于化合物3-21是一个可口服给药、抗肿瘤效应显著、安全性好的新型NAE抑制剂,已经完成了成果转化,目前已进入临床前系统研究。与此同时,我们还基于合成致死策略开展了靶向甲硫氨酸腺苷转移酶2a（MAT2A）抑制剂的研究,期望获得高活性MAT2A抑制剂,进而与NAE抑制剂联用,达到协同增效、合成致死的抗肿瘤目的。合成致死是指只有两个非致死基因同时被抑制才能导致细胞死亡。因此,通过抑制肿瘤中特定突变基因的合成致死搭档,就可以特异性的杀死肿瘤细胞,而对正常细胞影响较小,从而实现对肿瘤的精准化治疗。MAT2A或甲基化修饰酶PRMT5抑制剂均作为MTAP基因的合成致死搭档正在进行临床研究,MAT2A抑制剂通过间接抑制PRMT5的活性达到治疗肿瘤的目的。NAE和PRMT5都是蛋白质翻译后修饰酶,但NAE抑制剂和MAT2A抑制剂合成致死尚未有报道。我们从目前已报道的高效高选择性的MAT2A抑制剂AG-270出发,首先对其进行骨架跃迁后发现吡唑并嘧啶酮母核对于MAT2A的抑制活性至关重要。随后对吡唑并嘧啶酮母核6位的甲氧基苯基进行详细的构效关系分析得到了多个分子和细胞水平与AG-270活性相当的化合物4-41、4-44、4-49-4-53,其中化合物4-41对HAP1/MTAP-/-细胞具有比AG-270更高的选择性（SI=8 vs 3.3）,并且化合物4-41对多种肿瘤细胞和正常细胞均只表现出微弱的抑制作用,IC50值为16.39–33.69μM。在SD大鼠中,通过静脉注射1mg/kg的给药方式,化合物4-41具有中等的半衰期(T1/2=0.87h)和适中的清除率（CL=13.6 m L/min/kg）、血浆暴露量（AUC=1211 h*ng/m L）。但是血浆稳定性分析结果表明,化合物4-41会被酯酶代谢分解为苯酚类化合物4-33,这一研究结果限制了化合物4-41的进一步研发。针对化合物的代谢热位点的进一步优化目前正在进行之中。同时,鉴于近年来蛋白降解靶向嵌合体（PROteolysis TArgeting Chimeras,PROTACs）技术在药物研究中的重要性,为了解决合成致死靶点的耐药性同时避免PROTACs对目标蛋白过度降解引起的毒副作用,我们进行了基于合成致死靶点MAT2A的PROTAC降解剂的设计研究,尽管我们尝试了不同长度的连接链,但最终未得到对MAT2A具有明显降解活性的PROTACs。