本研究由Jiayi Lin、Xin Liu、Qinhan Li等来自复旦大学基础医学院生理与病理生理学系、中国科学院遗传与发育生物学研究所、奥地利格拉茨医科大学等多个机构的研究团队合作完成，于2025年7月8日发表在《Molecular Therapy》期刊上，题为”A Bach1 inhibitor ameliorates myocardial infarction and limb ischemia in mice”。

学术背景
该研究聚焦于心血管疾病治疗领域，针对冠状动脉疾病（CAD）和外周动脉疾病（PAD）中血管新生障碍这一关键临床问题。转录因子BTB和CNC homology 1（Bach1）已被全基因组关联研究（GWAS）定位为CAD风险相关基因（rs2832227位点），其通过抑制血管内皮生长因子A（VEGFA）等基因表达阻碍缺血组织的血管再生。尽管Bach1被证实是潜在治疗靶点，但此前缺乏特异性抑制剂。已知的Bach1抑制剂HPPE存在Keap1依赖性激活NRF2（核因子E2相关因子2）的非特异性作用，且细胞毒性较高。因此，本研究旨在通过结构虚拟筛选开发新型Bach1特异性抑制剂，并验证其对心肌梗死（MI）和肢体缺血的疗效。

研究流程
1. Bach1抑制剂筛选与验证
- 虚拟筛选：基于Bach1的BTB结构域（PDB: 2IHC），使用Modeller软件优化蛋白结构后，对SPECS数据库131,549个化合物进行LibDock分子对接（阈值LibDockscore>100）。通过ADMET预测排除高毒性（ADMET_risk>6）及易被CYP450代谢的分子，最终筛选出11个候选化合物及23个结构类似物。
- 功能验证：在人类脐静脉内皮细胞（HUVECs）中，通过qPCR和Western blot检测候选化合物对Bach1靶基因血红素加氧酶-1（HO-1/HMOX1）的调控作用，发现BI033在1 μM浓度即可显著上调HO-1表达（mRNA和蛋白水平），且不影响Bach1自身表达。

1. BI033作用机制解析

   • 结合位点鉴定：生物层干涉仪（BLI）证实BI033特异性结合Bach1的BTB结构域第91位丙氨酸（Ala91），突变该位点（A91W）后结合能力丧失（KD=9.0±1.6 μM vs. 无结合）。
     
   • 功能依赖性验证：在Bach1敲除的小鼠肺内皮细胞（LECs）中，BI033促血管生成（增殖、迁移、管形成）作用消失，证明其效果依赖Bach1抑制。
     
   • 表观遗传调控：染色质免疫沉淀测序（CUT&Tag）显示BI033减少Bach1在HO-1、VEGFA等基因启动子区的富集，同时降低组蛋白去乙酰化酶1（HDAC1）结合，增加组蛋白H3K27乙酰化（H3K27ac）修饰，激活基因转录。
     

2. 体内疗效评估

   • 心肌梗死模型：C57BL/6J雄性小鼠左前降支动脉结扎后，腹腔注射BI033（1 mg/kg，每2天一次）。28天后，治疗组梗死边缘区毛细血管密度提高2.1倍（p<0.01），瘢痕面积减少35%，左心室射血分数（LVEF）改善18.5%（p<0.05）。
     
   • 肢体缺血模型：股动脉结扎小鼠肌肉注射BI033，激光多普勒显示7天后血流灌注恢复率提高60%（p<0.01），缺血组织VEGFA表达上调3.2倍。
     

主要结果
- 特异性验证：BI033的IC50（13,612 nM）显著高于HPPE（8,413 nM），且细胞毒性更低（LDH释放量减少40%）。
- 双通路调控：BI033不仅抑制Bach1核定位，还促进NRF2核积累，协同激活抗氧化反应元件（ARE）通路。
- 多基因激活：RNA-seq发现BI033上调2,028个差异表达基因（DEGs），包括CCND1（细胞周期调控）和ATF3（应激反应）等促血管生成相关基因。

结论与价值
本研究首次报道了靶向Bach1 BTB结构域的高特异性小分子抑制剂BI033，其通过双重机制（抑制Bach1-HDAC1相互作用、激活NRF2）促进缺血组织的血管新生，且安全性良好（急性毒性试验中5 mg/kg剂量未显器官损伤）。科学价值在于揭示了Bach1表观遗传调控血管新生的分子细节，应用价值为缺血性心血管疾病提供了潜在临床转化药物。

研究亮点
1. 方法创新：结合虚拟筛选与功能验证，开发出首个靶向Bach1 Ala91位点的抑制剂。
2. 机制深度：阐明了BI033通过改变H3K27ac修饰表观遗传激活血管生成基因的路径。
3. 治疗突破：相较于生长因子单药治疗，BI033可多靶点调控血管网络成熟，且规避基因治疗免疫风险。

其他发现
BI033表现出抗炎作用，下调内皮细胞黏附分子（ICAM1/VCAM1），这与Bach1敲除表型一致，提示其在动脉粥样硬化等炎症相关疾病中的潜在应用。