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基于靶向CDK9选择性定量降解策略的小分子合成及其抗肾透明细胞癌的分子机制研究

批准号:
82102746
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
敖名涛
依托单位:
学科分类:
肿瘤化学药物治疗
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
敖名涛

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肾透明细胞癌是肾癌中最常见的一种亚型,由于具有高侵袭性,其药物治疗面临很大的挑战。文献报道,CDK9与肾癌细胞的增殖密切相关,可能是肾癌中的一个潜在药物靶点。本课题组前期研究发现,利用近年新兴的PROTAC策略能选择性定量降解CDK9,从而抑制肾透明细胞癌,这是一种极具潜力的肾癌药物治疗新方法。但是,申请人前期基于选择性CDK9抑制剂iCDK9改造而来的PROTAC分子的抗癌活性还有待提高,其作用机制也需进一步明确。因此,针对CDK9靶点,本项目将结合现代计算机辅助药物设计以及有机合成技术,对iCDK9进行进一步的结构优化,以此开发活性更高的CDK9降解剂;期望通过系统的生物活性评价和构效关系分析,探讨这些CDK9降解剂选择性定量降解CDK9的分子结构基础,并研究其降解CDK9从而抑制肾透明细胞癌的分子机制,最终发现活性更强、成药性更好的靶向CDK9选择性定量降解的抗肾癌先导化合物。
英文摘要
Clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) is one of the most common subtype of renal cell carcinoma (RCC) with high invasiveness, which provide great challenge for drug therapy. Recent studies have shown that CDK9 is closely related to the proliferation of renal clear cell carcinoma cells, which is proven to be a potential therapeutic target for ccRCC. In our previous work, we found that emerging PROTAC strategy could selectively and quantitatively degrade CDK9 to inhibit proliferation and invasion in ccRCC cell lines. Therefore, PROTAC is thought to be a promising therapeutic means for renal cancer. However, the anti-cancer activities of PROTACs previously synthesized, which are based on iCDK9, a selective CDK9 inhibitor, remain to be further improved. Herein, we will further optimize the structure of iCDK9 by combining the modern computer-aided drug design and organic synthesis technology, so as to develop novel PROTACs with better activities. Furthermore, biological activities and structure-activity relationship will be systematically discussed to explore the molecular structure basis of the selective and quantitative degradation of CDK9. Besides, optimal compounds will be applied as a probe molecule to investigate the molecular mechanism about how selective degradation of CDK9 exerts anti-proliferation activity in ccRCC. Ultimately, we aim to develop novel specific lead compounds with stronger activity and better druggability, which induce elective and quantitative degradation of CDK9 to treat renal cancer.
肾透明细胞癌(ccRCC)是肾癌中最常见的一种亚型,由于具有高侵袭性,其药物治疗面临很大的挑战。申请人前期研究发现CDK9是ccRCC不良预后的标志物,也是ccRCC的潜在治疗靶点。本研究围绕ccRCC治疗靶点CDK9,针对现有抑制剂iCDK9选择性差、毒性高的问题,通过计算机辅助药物设计及有机合成技术,开发新型CDK9小分子抑制剂及PROTAC降解剂,并探索其作用机制。主要研究成果如下:1)基于对iCDK9的结构优化,我们发现了一种新型高效、低毒的选择性CDK9抑制剂XPW1,其对CDK9的IC50为196nM,并显著降低了对正常细胞毒性(AD293细胞IC50=3.234μM,较iCDK9提高42倍)。进一步研究发现,XPW1通过抑制RNA Pol II磷酸化、下调抗凋亡蛋白MCL1及诱导DNA损伤(γ-H2AX积累),在体外抑制ccRCC细胞增殖(IC50=0.072μM),并在A498异种移植模型中实现63.4%肿瘤抑制率,且无显著毒性。此外,XPW1联合BRD4抑制剂JQ1可协同增强抗肿瘤效果(体外增殖抑制率提升89.7%,体内肿瘤抑制率达89.7%),其作用机制涉及协同阻断DNA修复通路及促凋亡蛋白表达。2)CDK9-PROTAC降解剂的开发:设计合成了靶向CDK9的PROTAC分子CD-5,通过泛素-蛋白酶体途选择性降解CDK9。CD-5对ccRCC细胞具有高选择性(A498细胞IC50=0.072μM),对正常细胞毒性较iCDK9降低3倍。3)利用PROTAC技术与SILAC定量蛋白质组学相结合的新策略,鉴定出iCDK9的非激酶新靶点KAT6A,提示其可能通过调控组蛋白乙酰化(H3K14/H3K23)参与ccRCC进展,为靶点机制研究提供新方向。
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