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編者按：肌萎縮側索硬化癥（ALS）是一種致命的神經退行性疾病，而抑制神經元中過度活躍的整合應激反應，成為治療ALS甚至更多神經退行性疾病的潛在突破口。

在一項今年發表于Journal of Medicinal Chemistry的研究中，Denali Therapeutics基于結構和配體優化得到了能穿透血腦屏障、有效抑制大腦中整合應激反應的潛在“first-in-class”候選分子DNL343。在已經進行的1b期臨床試驗中，DNL343表現出良好的效力與耐受性。目前，DNL343治療ALS的2b/3期臨床試驗正在進行中。

肌萎縮側索硬化癥（ALS）是一種致命的神經退行性罕見病，它還有一個我們更加熟悉的俗稱：“漸凍癥”。由于運動神經元受損，ALS患者會逐漸失去對肌肉的控制能力，導致運動、交流、吞咽和呼吸功能惡化，甚至走向生命終點。

目前，大量ALS患者仍然缺乏有效的治療手段，不過科學界正在逐漸揭開這種致命疾病的面紗。其中，細胞中的整合應激反應（integrated stress response , ISR）就是一種與ALS密切相關的生理過程。

我們的細胞時常遭受到各種內外刺激，例如病毒感染、缺血缺氧刺激等，而整合應激反應就是為了應對細胞內損傷而出現的適應性信號通路。整合應激反應可以維持蛋白質穩態、促進細胞存活，是調節細胞穩態的關鍵；而在神經元中，整合應激反應的失調則會導致神經元退化。在ALS等眾多神經系統疾病中，都少不了整合應激反應的身影。

整合應激反應與ALS究竟有著怎樣的關系？前文說到，細胞會遭受不同類型的應激，它們雖會激活不同的激酶，但最終殊途同歸，都會通過真核翻譯起始因子2α（eIF2α）的磷酸化，抑制蛋白啟動翻譯所需的關鍵成分——真核翻譯起始因子2B（eIF2B）的活性。

當神經元遭受應激，對eIF2B活性的抑制會導致應激顆粒形成，而應激顆粒是TDP-43蛋白的前體。在絕大多數ALS患者以及很多其他神經退行性疾病患者中，TDP-43都會在細胞質中異常聚集，因此TDP-43蛋白也成為ALS的標志性病理特征。此外，整合應激反應的激活還會增加應激反應蛋白的表達。

基于這些發現，一個很自然的猜想是：由于整合應激反應而形成的應激顆粒，可能導致了ALS的疾病進展。因此，如果能抑制神經元中的整合應激反應，就有可能為ALS甚至是更廣泛的神經退行性疾病帶來治療希望。

▲整合應激反應導致TDP-43的機制，以及相應的神經保護策略（圖片來源：參考資料[1]）

在已有的研究中，為了抑制整合應激反應，一條策略是抑制這條通路中的相關激酶。不過，這類激酶抑制劑會引起靶向胰腺毒性，從而阻礙了作為治療藥物的開發。

相比之下，直接激活eIF2B提供了一種安全抑制整合應激反應的新策略。

在這項發表于Journal of Medicinal Chemistry的研究中，研究團隊采用多項策略來檢驗已有的eIF2B激動劑，同時通過高通量篩選（HTS），對包含約40萬種化合物的文庫進行篩選。

其中，ISRIB作為一種已發表的eIF2B激動劑，展現出高效激活eIF2B的能力，并且沒有表現出胰腺毒性。不過，這款分子的物理化學性質不佳，例如溶解度差。因此，研究團隊需要在ISRIB的基礎上進一步合成具有理想理化性質，同時保持細胞效力的化合物。

作為第一步，研究人員首先改造了ISRIB分子的核心結構，發現將核心的橋環結構替換為雙環 [1.1.1] 戊烷（BCP）時，分子在保持效力的同時，溶解性得到提升。

接下來，為了進一步改善物理化學性質，研究團隊嘗試用不同的烷基或環烷基替換側翼的一個芳基，發現環丁基（ cBu）側翼基團的加入效果最佳；在此基礎上，對cBu取代基的探索發現，三氟甲氧基-cBu可以帶來代謝穩定性更高的分子。

到了這一步，通過引入合適的核心和側翼基團，研究團隊已經獲得具有理想溶解度和代謝穩定性的eIF2B 激活劑。不過，此時大多數化合物的血腦屏障滲透性還比較弱，這也成為結構優化的下一個目標。

為此，研究團隊使用不同雜環結構來取代原有的連接基團，經過檢驗發現1,3,4-噁二唑可以帶來理想的活性與滲透性。最后，研究團隊在此基礎上進一步檢索改造了原有的芳基側翼基團，以找到提升代謝穩定性和血腦屏障滲透性的最優解。

最終，經過一系列改造優化，研究團隊得到了具有一系列理想特征的32號化合物。32號化合物在體外和臨床前分析中都表現出高效、理想的藥物代謝動力學特征，以及高度中樞神經系統滲透性，因此被選為候選分子DNL343。

▲DNL343分子結構（左）；在小鼠模型中，DNL343有效降低了整合應激反應轉錄標記物的表達。（圖片來源：參考資料[1]）

接下來，體外研究評估了DNL343的安全性，發現其發生臨床相關藥物相互作用、導致心臟毒性的風險較低，并且未觀察到遺傳毒性風險。

在對DNL343效力的體外實驗中，DNL343 抑制了TDP43+應激顆粒的形成，支持了DNL343在疾病模型中能有效抑制細胞應激后的整合應激反應通路。而在患有整合應激反應所驅動的神經退行性疾病的小鼠體內，研究團隊觀察到了DNL343在中樞神經系統中富集，并且治療降低了整合應激反應標志物，這表明DNL343 可有效抑制大腦中的整合應激反應過度激活。

在這些發現的基礎上，DNL343的1期臨床試驗已經在進行。2022年12月，Denali Therapeutics公布了DNL343在ALS患者中進行的1b期臨床研究的中期結果。結果顯示，DNL343表現出廣泛的血腦屏障滲透，能強烈抑制ALS相關的整合應激反應通路，且耐受性良好。目前，DNL343治療ALS的2b/3期臨床試驗正在進行中。我們期待，基于這項策略的eIF2B激動劑能早日問世，為ALS以及更多神經退行性疾病患者帶來治療曙光。

論文研究機構列表：Denali Therapeutics、藥明康德。

參考資料：

[1] Robert A. Craig II et al., Discovery of DNL343: A Potent, Selective, and Brain-Penetrant eIF2B Activator Designed for the Treatment of Neurodegenerative Diseases. J Med Chem. 2024 Apr 11;67(7):5758-5782. doi: 10.1021/acs.jmedchem

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