Adv Sci：中山大学王俊卿团队揭示了双重抑制在克服维奈克拉耐药性、选择性靶向白血病细胞并降低脱靶效应方面的治疗潜力

急性髓系白血病 (AML) 仍然是一项艰巨的临床挑战，主要原因是现有治疗方案（包括 BCL-2 抑制剂维奈克拉）出现了耐药现象。

2025年4月30日，中山大学深圳校区药学院王俊卿通讯在Advanced Science 在线发表题为“Targeted Penetrating Motif Engineering of BH3 Mimetic: Harnessing Non-Canonical Amino Acids for Coinhibition of MCL-1 and BCL-xL in Acute Myeloid Leukemia”的研究论文。该研究引入了一种新方法，利用非典型氨基酸 (ncAA) 构建 BH3 类似物，实现对 MCL-1 和 BCL-xL 的双重抑制。

通过位点饱和诱变扫描，鉴定出 I58(Chg) 突变，该突变显著增强了 MCL-1 和 BCL-xL 的结合亲和力，IC50 值分别为 2.77 nm 和 10.69 nm，提高了四倍或更多。所开发的vMIP-II-TAT-I肽，包含靶向CXCR4的穿透结构域，表现出优异的细胞摄取能力，在CXCR4阳性AML细胞中平均荧光强度(MFI)高出7.2倍，且对AML细胞具有较高的选择性指数(SI)，对正常人类造血干细胞(HSC)的影响极小。该肽与维奈克拉(Venetoclax)联合使用时，可协同诱导细胞凋亡，降低肿瘤负荷，延长AML小鼠模型的生存期，中位生存期从单用维奈克拉的37天延长至53天。这些发现揭示了双重抑制在克服维奈克拉耐药性、选择性靶向白血病细胞并降低脱靶效应方面的治疗潜力，同时也为开发靶向性更强、结合亲和力更强、疗效更佳的先进BH3类似物奠定了基础，可用于AML治疗。

急性髓系白血病 (AML) 是一种侵袭性血液系统恶性肿瘤，其特征是骨髓 (BM) 和外周血中髓系细胞异常增殖，约占成人白血病病例的 80%。尽管接受强化化疗和随后的异基因干细胞移植，但预后仍然不佳，5 年生存率约为 30%，年轻患者的生存率略有改善。由于未解决的耐药机制导致复发，AML 的发病机制涉及遗传和表观遗传学改变，这些改变破坏了分化、增殖和凋亡的关键通路，从而导致其异质性和耐药性。传统化疗靶向快速分裂的细胞，但无法有效清除白血病干细胞，导致疾病持续存在和复发。

AML 治疗的最新进展已将 B 细胞淋巴瘤 2 (BCL-2) 确定为一种关键的抗凋亡蛋白，它通过抑制内在凋亡对 AML 细胞存活至关重要。 BCL-2 抑制靶向氧化磷酸化，选择性消除低氧化状态 (ROS-low) 和 BCL-2 过表达的静止白血病干细胞 (LSC)。这些对常规化疗具有耐药性的 LSC 可以通过 BCL-2 抑制剂有效靶向，从而减轻白血病负担并改善治疗效果。 BCL-2 抑制剂 Venetoclax (ABT-199) 已显示出良好的临床活性，特别是与去甲基化剂或低剂量阿糖胞苷联合使用时，可提高老年 AML 患者的反应率并改善其生存期。其他抑制剂，包括 Navitoclax (ABT-263)、Obatoclax (GX15-070) 和 Oblimersen 钠 (G3139)，进一步支持了针对 BCL-2 解决 AML 独特代谢依赖性并改善预后的潜力。然而，临床疗效通常受到耐药机制的限制，包括 MCL-1 和 BCL-xL 等替代抗凋亡蛋白的上调，这些蛋白可以补偿 BCL-2 抑制并维持白血病细胞的存活和增殖。这种适应性耐药性使得开发能够同时针对多种抗凋亡途径的治疗策略成为必要。

MCL-1 和 BCL-xL 的双重抑制已成为克服 BCL-2 抑制剂耐药性的一种有前途的策略。最近的研究表明，同时针对 MCL-1 和 BCL-2/BCL-xL 蛋白的小分子双重抑制剂的 IC50 值在纳摩尔到微摩尔范围内，从而显着增强细胞凋亡反应。另一种策略涉及开发 BH3 肽模拟物，旨在更紧密地模拟天然结合剂。通过修饰与已知BCL-2家族成员中发现的α-螺旋BH3结构域相对应的肽段，这些肽段抑制剂能够实现比小分子抑制剂更高的亲和力和特异性，这得益于其广阔的相互作用表面。通过筛选扩展的非编码氨基酸库，可以增强筛选出具有所需特性的肽段的可能性。对肽段内的非编码氨基酸进行计算机扫描具有显著优势，包括优化分子间相互作用以增强结合亲和力，以及预测和调节肽段特性以增强细胞通透性和体内稳定性。通过D-氨基酸、N-甲基氨基酸、人工侧链氨基酸等修饰可获得广阔的化学空间，这凸显了肽段广泛多样化的潜力。

图1 开发由有益突变和 CXCR4 选择性细胞穿透基序组成的双特异性 BH3 肽模拟物的工作流程（图源自Advanced Science ）

在本研究中，我们尝试在BH3类似物中设计靶向穿透基序，重点探索20个典型氨基酸和244个非典型氨基酸(ncAA)对MCL-1和BCL-xL的双重抑制作用，方法是在肽段的每个位置进行位点饱和诱变扫描（图1A）。进一步设计了先导肽基序，使其具有靶向能力、增强的细胞穿透能力和更低的脱靶效应，从而强化了肽模拟物作为潜在治疗药物的潜力。CXCR4是AML的关键治疗靶点，因为它在细胞存活、迁移、化学耐药性和骨髓微环境相互作用中发挥作用。CXCR4高表达与不良预后相关，其抑制可破坏保护性微环境，动员白血病细胞增强化疗效果，并直接诱导细胞毒性，从而可能减少复发。源自 vMIP-II 的 CXCR4 结合肽 (LGASWHRPDKCCLGYQKRPLP) 可以选择性地将 BH3 肽模拟物递送至表达 CXCR4 的细胞，而源自 TAT 的九肽 (RKKRRQRRR) 则可以增强这些药物的细胞内化。通过采用计算机模拟诱变引导的模块化融合设计，我们提出了一种双靶向穿透型 BH3 模拟物，即 vMIP-II-TAT-I（图 1B），旨在克服传统 BH3 模拟物常见的细胞不通透性和对某些细胞类型特异性有限的挑战。此外，它还致力于同时提高对 MCL-1 和 BCL-xL 的结合亲和力，从而应对 AML 中持续存在的耐药性挑战。

参考消息：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202503682