JMC | 葛兰素史克团队结合 DNA 编码化合物库技术和原研药策略，成功发现新型 IDO1 抑制剂

DNA编码化合物库技术（DEL, DNA Encoded CompoundLibrary）作为21世纪新药筛选领域中组合化学和分子生物学的结合热点，能够合成亿万个具有分子多样性，新颖性和类药性的DNA编码化合物，有效地提高了筛选效率并且能够显著降低筛选成本。

首先利用组合化学中的“Split & Pool”（均分与合并）方法快速产生巨型化合物库，接着对小分子化合物进行DNA编码，在每步化学反应完成后，将某一具体的化合物与一段独特序列的DNA在分子水平连接，然后再汇合，重复循环。在化合物库完成后，通过高通量DNA测序仪对筛选出小分子独特的DNA序列进行识别，从而解决由组合化学产生的巨型化合物库无法用于筛选的问题。

DEL技术的另一优势是基于DNA序列的聚合酶链式反应(PCR)扩增性。即便是产生的DNA编码信号再弱，在经PCR扩增后也能被DNA测序仪识别，因此，筛选所需的库化合物和蛋白的使用量便可成千上万倍的减少。该技术可以使上亿个化合物可以一起和靶标蛋白进行作用，而不是像传统高通量筛选的单个逐一测试，因此在筛选时间上也具有不可比拟的优势。

前药是指在口服后经体内化学或酶代谢，能释放出有药效活性的代谢物或原药的化合物。前药技术除了在新药研发中作为一种解决药物缺陷的手段，近些年来也作为一种“me -too ” 或“me -better ”新药开发模式进行推广。即在别人专利药物的基础上，对化学结构加以修饰和改造，研究出自己的专利药物。前药策略已经成为改善药理活性化合物的物理化学、生物药剂学、药代动力学性质的一种重要工具。在已经批准的药物中，约 5％～7％都可以归为前药，并且这一比例呈上升趋势。

近日，葛兰素史克Kizmierski博士领导的药化团队和夏冰博士领导的DEL团队凭借DNA编码化合物库技术和前药策略成功发现了一类新型IDO1抑制剂，相关成果发表在药物化学*期刊Journal of Medicinal Chemistry。

IDO1（吲哚胺吡咯2,3-双加氧酶）是一种含亚铁血红素的单体酶，能够催化L-色氨酸经环氧化裂解生成犬尿氨酸。自从1998年意外发现色氨酸的缺乏能够抑制T细胞的活化，IDO1在肿瘤免疫中的重要性也开始受到人们的意识。许多制药公司加入了开发IDO1抑制剂的行列，目前进入临床期的抑制剂主要包括Incyte公司的Epacadostat和基因泰克公司的Navoximod以及Flexus公司的BMS-986205。

IDO1 发挥免疫抑制作用的分子机制主要是通过调节色氨酸的代谢, 导致局部色氨酸含量降低和犬尿氨酸及其他代谢产物含量升高。在肿瘤微环境中, 肿瘤细胞自身可分泌 IDO1, 同时会招募周围的基质细胞及其他免疫细胞(APC、MDSC、CAF、巨噬细胞等) 表达 IDO1, 过表达的IDO1 会使肿瘤局部色氨酸水平降低, 犬尿氨酸及其他代谢产物水平升高。色氨酸的缺乏会通过多种分子机制抑制T 细胞的活性, 包括 mTORC1 途径和GCN/eIF2 途径等。色氨酸含量下降会抑制 T 细胞中的 mTORC1,抑制T 细胞活性, 诱导 T 细胞发生自噬; 另外一个分子机制是色氨酸的缺乏导致不带电荷的色氨酸转运核糖核酸(tRNA) 在细胞中积累, 激活 GCN2, 激活的 GCN2 使 eIF2α磷酸化, 进而抑制 eIF2β,抑制蛋白的合成, 阻止 T 细胞的活化。此外, 激活的GCN2 也能促进 Treg 细胞的分化并增强活性。同时, 色氨酸代谢导致犬尿氨酸及其他代谢产物增多, 犬尿氨酸作为 AHR 内源性的配体, 可以活化 AHR的转录,从而促进免疫抑制性白介素-10 (IL-10) 的表达, 加速 FOXP3+Treg 细胞的分化, 最终导致 T 细胞沉默,Treg 细胞被激活。上述多个信号通路的共同作用, 导致肿瘤微环境产生免疫抑制作用, 促进了肿瘤细胞的免疫逃逸。

下图为该团队构建吲哚环类化合物库的思路，首先利用炔丙酸与DNA片段的游离氨生成酰胺，之后与一系列碘代芳基化合物偶联，得到的多种炔烃再与5种碘代苯胺通过Larock环化生成累计360万个带有吲哚母核结构的化合物库。之后通过与IDO1蛋白亲和力的筛选，得到了一个IDO1 IC50为251 nM苗头片段化合物1。

初步的优化方向定位在boc基团和吲哚的替换，发现当R1为乙基，吲哚环替换为吲唑，构型为S构型的化合物4活性明显提高（IC50 = 12 nM）。

紧接着，他们又对化合物4的芳环部分进行改造，总的来看，体积较大的基团显然不利于活性提高，而体积较小的取代基基本能够保持活性相当，换成吡啶环后活性略有降低。该系列中化合物11活性表现最好，后续他们又做了其他的一些修饰工作，但没有再得到比11活性更好的化合物，因此，最终他们选用化合物11进行后续评价。

体内PK评估结果发现11虽然与IDO1有很高的亲和力，但在结晶态时生物利用度极低，为了解决这一问题，他们想到了前药设计，通过磷酸基团的引入获得了前药分子31，生物利用度大大提高，为了提高溶解度，又合成了盐型分子32，成功解决了体内代谢稳定的问题，后续或有更多关于该抑制剂的体内外评价的详细报道。

总 结

该团队报道的新型IDO1抑制剂为DNA编码化合物库技术的推广起到了了良好的宣传，能够高效便捷地得到活性片段，大大节约了筛选成本，前药设计作为传统药物化学中的常用手段，可以有效解决药物体内生物利用度方面的弊端，即使到今天仍然有着广泛的应用前景。