Sci Adv丨张天泰/孙岚/张大永合作研究发现新型高选择性JAK3小分子抑制剂

自身免疫性疾病是由于机体对自身抗原发生免疫反应而导致组织损伤引起的一大类疾病，包括类风湿关节炎（RA）、银屑病、斑秃等系列疾病，它们的共同特点是发病机制不清、靶点少，缺乏有效治疗药物。2012年，随着治疗RA的药物tofacitinib上市，一个治疗自免病的新靶点——非受体酪氨酸激酶（Junas kinase, JAK）被确认，JAK是近40年来继环氧酶之后另一个被确认的治疗自免病的新靶点，已成为自免病药物研发的理想和热门靶点，目前已有7个JAK小分子抑制剂上市用于治疗不同的自免病。但随着JAK抑制剂在临床的应用，机会性感染、贫血等副作用逐渐显现出来。究其原因，主要是对JAK激酶不同亚型的非选择性抑制所致。JAK激酶包含JAK1、JAK2、JAK3和Tyk2四个亚型，与下游效应分子STAT（signal transducers and activators of transcription）组成的JAK-STAT信号通路调控体内50多种细胞因子的炎症、免疫信号，这种对JAK的非选择性抑制势必会影响多种细胞因子的生理作用，从而导致相应的副作用发生。所以，研发高选择性JAK抑制剂是目前此类药物研发的趋势和方向。

2022年8月19日，中国医学科学院药物研究所张天泰课题组/孙岚课题组和中国药科大学张大永课题组合作在Science Advance 发表了题为A highly selective JAK3 inhibitor is developed for treating rheumatoid arthritis by suppressing γc cytokine–related JAK-STAT signal的研究成果，发现了一个治疗类风湿关节炎等自身免疫性疾病的高选择性JAK3小分子抑制剂。

激酶的选择性是激酶抑制剂研发存在的共性难点问题， 在JAK激酶亚型中，JAK3亚型只调控γc受体亚单位相关的IL-2,IL-4,IL-7,IL-9,IL-15,IL-21等6种细胞因子，相较于其它JAK亚型调控多个细胞因子而言，以JAK3亚型为靶点的选择性抑制剂可以最大程度的避免对JAKs相关细胞因子的广泛抑制导致的感染等副作用，但同样可能存在抑制细胞因子少而抗炎作用或药效弱的风险。JAK2亚型主要调控造血系统功能如血红蛋白、血小板生成等，所以对JAK2亚型的抑制会造成贫血等副作用，这也是JAK2抑制剂治疗多发性骨髓瘤的原因所在。作者以JAK3亚型为靶点研发小分子抑制剂的策略期望一方面通过减少对细胞因子的广泛抑制而避免机会性感染副作用的发生，另一方面通过提高对JAK3的选择性而降低由于对JAK2的抑制造成的造血系统副作用。

研究人员基于JAK3亚型的结构特点，设计、合成、筛选发现了一个对JAK3亚型具有强抑制活性的先导化合物Z583。其抑制JAK3磷酸化的IC₅₀达0.1nM（Km ATP浓度），对JAK3的选择性是其它亚型的4500倍以上，显示出了非常高的选择性。在细胞水平信号通路的研究表明，Z583只对JAK3亚型调控的6种γc细胞因子诱发的STAT磷酸化有明确的抑制作用，而对其它亚型相关细胞因子诱发的STAT磷酸化则无抑制作用，进一步证实了Z583对JAK3的高选择性抑制。为了明确Z583与JAK3的结合特点，研究者通过分子对接、Washout实验以及蛋白质谱分析，证实Z583靶向JAK3亚型ATP活性结合口袋与909位的半胱氨酸残基（Cys909）形成了共价结合。作者进而考察了Z583靶向JAK3亚型抑制DCs的成熟、Th1和Th17的增殖和分化而发挥抗炎的可能作用机制。

进一步地，研究人员通过建立经典的胶原诱导的RA小鼠疾病模型，考察了Z583的治疗效果，结果显示Z583在3mg/kg剂量口服给药3周即显著抑制疾病的进展和发病，在10 mg/kg剂量口服4周则明显逆转已发生的关节肿胀，显示了非常强的抗RA作用。此外，作者还考察了Z583的安全性，hERG试验、mini-Ames试验显示无心脏或致突变作用，重要的是，连续4周大剂量口服给药的大鼠亚急毒试验表明，Z583没有血常规、肝肾功能、脏器病理的异常。上述体内研究证实了选择性JAK3小分子抑制剂Z583的安全性和有效性。

综上，该研究针对治疗自免病的重要靶点JAK，发现了一个结构全新的高选择性JAK3小分子抑制剂，已上市的第一、二代JAK抑制剂大多存在选择性不强的问题，目前还没有选择性的JAK3抑制剂上市。本研究发现的选择性JAK3小分子抑制剂Z583展现出了治疗类风湿关节炎等自免病的巨大潜力。

论文的第一作者为中国医学科学院药物研究的陈成娟博士、助研，中国医学科学院药物研究所的张天泰研究员、孙岚研究员和中国药科大学的张大永教授为本文共同通讯作者。

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