背景与目的NLRP3炎症小体是一种多蛋白复合物,抑制NLRP3炎症小体可以介导炎症及其相关性疾病。近年来,以NLRP3炎症小体为靶点进行抗炎药物研发是一个热门研究领域,但目前针对这一靶点尚无药物上市。尽管几个NLRP3炎症小体抑制剂相继被推向临床I期或II期研究,但其安全性也尚未明确。本课题组通过对临床上已使用或者已达后期临床试验的药物进行筛选,首次发现对NLRP3炎症小体活化介导的IL-1β释放具有低抑制活性的化合物GFT505(IC50=39.6μM)。GFT505是一种查尔酮类似物,曾作为治疗非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的候选药物,尽管其在III期临床研究中未达到预定的主要疗效终点,但查尔酮骨架至少已被证明具有良好的安全性。本课题基于GFT505的查尔酮骨架,设计并合成一系列类似物并进行体外抗NLRP3炎症小体活性、类药性、生物学机制以及相关动物模型体内药效研究,得到更具优势先导化合物,为开发新型NLRP3炎症小体抑制剂提供新的思路和方向。研究方法第一部分:基于GFT505的查尔酮骨架,设计并合成39个类似物,并测试类似物对体外NLRP3炎症小体活化介导的IL-1β释放的抑制活性。根据抑制活性,对代表性化合物进行迈克尔受体反应性实验以及检测对细胞的毒性,综合进行类药性评价。第二部分:验证化合物40对NLRP3炎症小体组分NLRP3、ASC、Pro-IL-1β、Pro-caspase-1蛋白表达和对活化产物IL-1β和Caspase-1释放的影响,同时验证化合物40对细胞焦亡的影响。对化合物40特异性作用于NLRP3炎症小体进行验证,同时检测化合物40对细胞内ROS的生成和线粒体ROS生成的影响。第三部分:通过LPS诱导的小鼠败血症模型和DSS诱导的小鼠结肠炎模型,验证化合物40的体内药效。结果第一部分:在所有GFT505类似物中,化合物40对体外NLRP3炎症小体介导的IL-1β释放具有较好的抑制活性,IC50=1.3μM。进一步研究表明化合物40对细胞无明显毒性,治疗指数高达119.7,同时迈克尔受体反应性实验也证实化合物40是一种具有弱亲电性的安全共价化合物。第二部分:化合物40不影响NLRP3炎症小体组分NLRP3、ASC、Pro-IL-1β、Pro-caspase-1蛋白的表达,但可以抑制Caspase-1与IL-1β的释放。化合物40可抑制LDH活性,表明40可以抑制细胞焦亡。进一步实验证实,化合物40可以选择性抑制NLRP3炎症小体,而对AIM2或NLRC4炎症小体无抑制作用。化合物40可以降低细胞总ROS的升高,同时抑制线粒体ROS的生成。第三部分:在LPS诱导的小鼠败血症模型中,化合物40能够显著降低血清和腹腔液中的IL-1β水平。在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中,化合物40可以剂量依赖性改善小鼠便血,改善结肠长度缩短,降低结肠组织中IL-1β水平。结论1)设计并合成了39个基于GFT505查尔酮骨架的类似物,其中化合物40对体外NLRP3炎症小体介导的IL-1β释放具有较好的抑制活性,IC50=1.3μM,相较于GFT505,活性提高了30倍。2)类药性评价显示40是一种具有弱亲电性的安全共价化合物,且治疗指数高达119.7。3)进一步研究表明40可以特异性抑制NLRP3炎症小体的激活,并且可能通过抑制线粒体ROS的产生这一途径来介导。4)最后,化合物40对LPS诱导的败血症和DSS诱导的结肠炎小鼠模型均有明显的治疗效果。总之,化合物40是一个更具优势的先导化合物,可作为一种NLRP3炎症小体抑制剂进一步开发和研究。