中国科大发现NLRP3炎症小体特异性抑制剂 2017-10-16
   近日,中国科学技术大学生命科学学院、医学中心和中科院天然免疫与慢性疾病重点实验室周荣斌、江维、金腾川和王朝研究组与厦门大学邓贤明、中国科学院强磁场科学中心刘青松研究组合作发现一个NLRP3炎症小体特异性抑制剂CY-09。相关研究成果10月11日以“Identification of a selective and direct NLRP3 inhibitor to treat inflammatory disorders”为题,在线发表于生物医学一流期刊J Exp Med。

  

 NLRP3炎症小体是由胞内固有免疫受体NLRP3、接头蛋白ASC和蛋白酶caspase-1作为核心组成的多蛋白复合物,该复合物组装能够诱导促炎因子IL-1b和IL-18等的成熟和分泌,从而促进炎症反应发生。NLRP3炎症小体活化与多种人类重大疾病的发生有着密切的关系。NLRP3自身的突变会导致一类自身炎症性疾病,包括家族性寒冷型自身炎症性综合征(FCAS)、穆-韦二氏综合征(MWS) 和慢性幼儿性神经皮肤关节综合征 (CINCA)。另外NLRP3炎症小体能够被各种异常代谢产物,包括高血糖、饱和脂肪酸、胆固醇结晶、尿酸结晶、β-淀粉样蛋白等激活,所以NLRP3炎症小体在2型糖尿病、动脉粥样硬化、痛风、神经退行性疾病、多发性硬化症等疾病的发生中起重要作用。因此NLRP3炎症小体是上述疾病重要的候选干预靶点。

  

尽管NLRP3炎症小体参与多种人类重大疾病的发生过程,但是目前还没有靶向NLRP3炎症小体的临床药物,所以靶向NLRP3本身的特异性抑制剂的发现受到学术界和工业界的极大关注。尽管目前已经有多个小分子被报道可以抑制NLRP3炎症小体活化,但是这些小分子要么靶向NLRP3的上游信号,要么可以抑制其它炎症信号通路或者其它炎症小体的活化,并不能特异性抑制NLRP3炎症小体活化。实际上,只有靶向NLRP3本身才能够特异性抑制NLRP3炎症小体的活化。

 

课题组通过前期的筛选和后续的研究,鉴定了一种名为CY-09的化合物可以直接靶向NLRP3蛋白从而抑制NLRP3炎症小体组装和后续的IL-1b产生。CY-09可直接结合到NLRP3蛋白的ATP结合区域,从而抑制其ATP水解活性,继而抑制其多聚化和后续炎症小体复合物的组装。CY-09特异性抑制NLRP3炎症小体活化,对其它的炎症小体或者NF-kB等促炎信号通路的活化没有影响,说明CY-09为NLRP3的特异性抑制剂。

 

课题组也评估了CY-09在NLRP3相关的炎症型疾病动物模型中的疾病治疗效果。在穆-韦二氏综合征(MWS)动物模型中,CY-09可以有效抑制NLRP3突变导致的小鼠死亡,维持小鼠的生存。在2型糖尿病小鼠中,CY-09可逆转糖尿病的发生,起到减轻体重、降低血糖和改善胰岛素抵抗的效果。该项研究的科学意义在于:1)证明NLRP3本身可以作为小分子药物的靶标;2)表明CY-09及其类似物可作为NLRP3相关炎症性疾病的候选药物;3)提示靶向NLRP3炎症小体的抗炎治疗有可能作为一种新的2型糖尿病干预策略。

 

   中国科大周荣斌教授、江维教授和厦门大学邓贤明教授为本文的通讯作者,中国科大特任副研究员姜华博士、博士研究生何鸿宾和厦门大学陈云博士为共同第一作者。本研究得到了基金委、科技部、中科院和中组部的支持。

 

 
(生命科学学院、医学中心和中科院天然免疫与慢性疾病重点实验室、科研部)
  

     
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