双靶点双机制分子YB-3–17：克服胶质母细胞瘤耐药性的创新策略
作者及发表信息
本研究的通讯作者为清华大学药学院的Yu Rao和昌平实验室的Xiuyun Sun，第一作者为Yongbo Liu等，研究成果发表于Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc.) 2025年第147卷。
学术背景
胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）是成人中最常见且恶性程度最高的原发性脑肿瘤，5年生存率仅5%。现有治疗手段（如手术、放疗和化疗）效果有限，且易产生耐药性。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）和G1至S期转换基因1（GSPT1）在GBM中过度表达，分别调控细胞生长代谢和翻译终止过程。然而，现有mTOR抑制剂因靶点选择性差、耐药性等问题未能获批上市，而GSPT1降解剂（degraders）在临床试验中也面临活性与选择性难以平衡的挑战。
基于此，研究团队提出“双靶点双机制”（Dual-Target Dual-Mechanism, DTDM）策略：将mTOR抑制剂与GSPT1降解剂的功能整合到同一分子中，通过协同作用克服耐药性并增强疗效。
研究流程与方法
分子设计与合成
- 设计思路：结合mTOR抑制剂（如MLN0128）和分子胶（molecular glue）降解剂（如CC-90009）的结构特征，采用刚性短链连接子构建双功能分子库。
- 优化过程：通过多轮筛选，发现先导化合物YB-2–43，随后通过环己烷替代苯环（增强构象灵活性）和哌啶取代四氢吡咯（提升稳定性），最终获得候选分子YB-3–17。
- 验证实验：通过免疫印迹（Western blot）验证YB-3–17对mTOR下游蛋白（pS6K、p4EBP1）的抑制及GSPT1的降解能力，并测定其半数抑制浓度（IC50）和半数降解浓度（DC50）。
体外活性评估
- 靶点选择性：
- 激酶组分析：YB-3–17对mTOR的IC50为0.22 nM，且未抑制FGR、CSF1R等脱靶激酶，选择性显著优于MLN0128。
- 蛋白质组学：YB-3–17仅特异性降解GSPT1，未影响其他蛋白（如GSPT2、SNUPN）。
- 抗增殖效果：在U87、U251等胶质瘤细胞系中，YB-3–17的IC50低至3.3 nM，效果优于单药或联合治疗（MLN0128 + SJ6986）。
机制研究
- 降解依赖途径：YB-3–17通过泛素-蛋白酶体系统降解GSPT1，此过程可被蛋白酶体抑制剂（硼替佐米）或CRBN（E3连接酶）敲除所阻断。
- 协同效应：RNA-seq分析显示，YB-3–17上调DDIT4、CHAC1等基因，增强mTOR抑制活性，并激活p53凋亡通路。
体内药效与安全性
- 小鼠模型：在U87异种移植模型中，YB-3–17（10 mg/kg）几乎完全抑制肿瘤生长，且无显著毒性（MLN0128则导致体重下降和死亡）。
- 血脑屏障穿透性：YB-3–17在脑组织中浓度虽低，但足以发挥疗效，符合降解剂“局部高效”的特性。
主要结果与逻辑关联
- 分子设计验证：YB-3–17成功保留mTOR抑制活性（IC50与MLN0128相当）并实现GSPT1高效降解（DC50=5 nM），证实DTDM策略的可行性。
- 协同机制：mTOR抑制阻断翻译起始，GSPT1降解干扰翻译终止，双重破坏肿瘤细胞蛋白质合成（图S1a）。
- 安全性优势：激酶组和蛋白质组数据表明，YB-3–17脱靶效应低，且体内耐受性良好。
结论与价值
科学意义：
- 首次将抑制剂与降解剂功能整合于单一分子，为克服耐药性提供新思路。
- 揭示mTOR与GSPT1协同调控翻译过程的机制，拓展了靶向治疗的理论基础。
应用前景：
- YB-3–17作为概念验证工具分子，为神经肿瘤（如胶质母细胞瘤、神经母细胞瘤）的精准治疗开辟新方向。
- DTDM策略可推广至其他难治性疾病（如实体瘤）的多靶点药物开发。
研究亮点
- 创新性设计：首次实现“一石二鸟”——单个分子同时抑制mTOR和降解GSPT1。
- 技术突破：通过结构优化解决分子胶与抑制剂融合的难题（如 linker 刚性与稳定性平衡）。
- 多维验证：结合晶体结构模拟（PDB: 4JT5/5HXB）、蛋白质组学和RNA-seq，全面阐明机制。
其他有价值内容
- 局限性：YB-3–17的脑渗透性需进一步优化，以提升临床转化潜力。
- 扩展方向：团队计划将DTDM策略应用于其他激酶-底物对（如PI3K-AKT通路）。
（注：文中术语首次出现均标注英文，如“分子胶（molecular glue）”“降解剂（degraders）”）