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user: 4. DYRK1A激酶抑制剂研究进展 研究表明DYRK1A与DS、AD、PD等神经系统疾病的发病密切相关，为治疗该类疾病的新靶点。因此，DYRK1A抑制剂的研发受到越来越多的药物学家的关注。愈来愈多的DYRK1A抑制剂被发现，其中有的已进入临床研究阶段，下面对基于天然产物的和基于计算机辅助药物分子设计及高通量筛选的DYRK1A抑制剂的研究进展进行详细介绍，化学结构分别见图2、图3。 4.1. 基于天然产物的DYRK1A抑制剂 4.1.1. 表没食子儿茶素没食子酸酯 表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate， EGCG， 1)为在绿茶中含量较高的茶多酚物质。研究显示其为DYRK1A抑制剂 [ 32 ]，它不仅可以在体外以非竞争性形式结合DYRK1A激酶，而且还可以通过激活ERK和PI3K通路增加星形胶质细胞NEP分泌，从而引发细胞外β淀粉样蛋白降解 [ 33 ]。另外，动物体内实验表明其可以在一定程度上改善DS模型小鼠和DS患者的学习记忆障碍 [ 34 ] [ 35 ]。EGCG针对DS适应症的II期临床研究结果显示，结合认知训练的EGCG给药组患者大脑的功能性连接和皮质兴奋性的正常化相较对照组均有所改善 [ 36 ]。 4.1.2. 肉叶芸香碱类化合物 肉叶芸香碱(Harmine， 2)是一种β-咔啉生物碱，其对DYRK1A具有较好的抑制活性，IC50值可达80 nmol，其可以抑制DYRK1A并干扰神经突形成 [ 37 ]。肉叶芸香碱虽然对DYRK1A有较高的选择性，但由于其兼具较强的单胺氧化酶A抑制作用从而引起致幻等副作用。为了提高天然产物Harmine对DYRK1A的选择性，Ruben等通过对其9位进行修饰得到了具有较高DYRK1A抑制作用的化合物3和4 [ 38 ]。Drung等根据计算机模拟结果，将9位氰乙基以脂肪长链取代也得到了保持一定活性且选择性有较大改善的化合物5 [ 39 ]。Kumar等通过对Harmine的1位进行修饰，得到了选择性有较大提升的化合物6 [ 40 ]。经过持续的研究，他们又于最近发现了9位以长链酰胺取代的化合物7，选择性和体内DYRK1A抑制活性均有所提升 [ 41 ]。 4.1.3. Meridianin类化合物 Meridianin D (8)是一种从海衣中提取的天然生物碱，结构为3位由氨基嘧啶取代的吲哚环衍生物，对多种蛋白激酶有抑制作用且具有抗肿瘤活性 [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]，其对DYRK1A具有较好的抑制活性，IC50值为130 nM。Giraud等通过对Meridianin吡啶环上氨基对位的大量取代修饰得到了具有较高DYRK1A抑制活性的碘代9 [ 45 ]。Yadav等通过对Meridianin吲哚环上1位N取代的大量修饰得到了具有良好DYRK1A抑制活性和选择性的化合物10 [ 46 ]。 Yannick等基于对Meridianin的构效分析，加入苯环固定吲哚环和氨基嘧啶部分，又将吲哚环部分简化为吡啶作为基本骨架设计合成了一系列刚性结构的吡啶骈喹唑啉类化合物，其中化合物11对DYRK1A和CLK1均有较高的抑制活性 [ 47 ]。其同组的Wael对5位进行修饰仅能得到具有CDK5/GSK3抑制活性而DYRK1A抑制作用减弱的化合物 [ 48 ]。近期他们又研究2位氨基取代对DYRK1A抑制活性的影响，得到了DYRK1A抑制活性更高的化合物12和13 [ 49 ]。 4.1.4. Leucettamine B类化合物 Leucettamine B (14)是由一种从多孔动物海绵中提取得到的生物碱类化合物，Bazureau等发现其对DYRK1A具有一定的抑制活性，且选择性较好 [ 50 ]。通过对Leucettamine B进行结构修饰得到的化合物L41 (15)对DYRK1A表现了良好的抑制作用，其IC50值为28 nmol [ 50 ]。体外实验表明，L41可抑制谷氨酸酯介导的HT22细胞死亡和淀粉样前体蛋白引起的大鼠脑内细胞死亡以及降低炎症因子水平 [ 51 ]，动物体内实验结果也显示其可有效减轻小鼠的记忆损伤和认知缺陷 [ 52 ]。 4.1.5. Acrifoline Acrifoline (16)是由Jarhad等从Glycosmis chlorosperma的茎皮提取分离得到的吖啶酮生物碱类化合物，其对于DYRK1A选择性最高且抑制效果显著 [ 53 ]。分子对接结果显示，其作用方式可能是通过两个羟基分别与DYRK1A 203位谷氨酸及保守区188位赖氨酸残基和铰链区329位谷氨酸及241位亮氨酸残基形成氢键从而发挥抑制活性 [ 53 ]。 图2. 天然产物来源的DYRK1A抑制剂 4.2. 基于计算机辅助药物分子设计及高通量筛选的DYRK1A抑制剂 虽然大量基于天然产物的DYRK1A抑制剂表现出良好的活性，但其中很多化合物选择性较差，作用机制复杂，并可能产生一定的副作用。而结合计算机虚拟筛选和化合物库高通量筛选得到的很多人工合成的不同结构类型的化合物表现出了较高的活性与选择性。下面进行详细介绍。 4.2.1. 苯并噻唑类 Ogawa等通过改造CLK的抑制剂TG003得到了对DYRK1A抑制活性较好的苯并噻吩类化合物—INDY (17)分子 [ 54 ]。体外实验结果显示INDY不与单胺氧化酶作用，但可以有效抑制有爪蟾蜍胚胎中DRYK1A的过度表达 [ 54 ]。遗憾的是INDY抑制DYRK1A的同时对DYRK1B也产生了较高的抑制作用。随后，Masaki等根据DYRK1A/INDY的晶体复合物结构，以氧芴替换INDY中的苯酚结构得到了新型的DYRK1A抑制剂BINDY (18)，其IC50值为25.1 nmol [ 55 ]。同课题组的Kii等通过筛选已合成的化合物分子库，也得到了活性较高且选择性较好的化合物FINDY (19)，它可以抑制DYRK1A细胞内97位丝氨酸的自体磷酸化，但不影响酪氨酸的磷酸化，且不抑制DYRK家族其它亚型的蛋白激酶活性 [ 56 ]。 Sonamoto等采用CDC37-nanoKAZ双荧光检测的细胞检测的方法筛选得到了活性极高的ATP竞争型DYRK1A抑制剂CaNDY (20) [ 57 ]。 Salah等通过引入脲基限制构象，得到了化合物21，大大提高苯并噻嗪类化合物的选择性，其对DYRK1A的选择性是DYRK1B的16倍 [ 58 ]。 4.2.2. 吲哚类 Falke等通过对其现有化合物库的高通量筛选并经过结构优化得到具有高DYRK1A抑制活性的吲哚骈喹啉骨架类化合物22，但是由于其水溶性较差，细胞透过率较低导致其细胞内活性降低 [ 59 ]。为了改善其理化性质，该课题组简化分子中的刚性四元环母核为吲哚环，设计合成了化合物23，但遗憾的是其选择性有所下降且水溶性并未得到明显提升 [ 60 ]。近期他们又将碘原子以氯取代，并以环庚三烯酮替换苯环，得到了活性略有下降但水溶性稍有提升的化合物24 [ 61 ]。 4.2.3. 喹唑啉类 Rosse等设计合成了一系列噻唑喹唑啉类化合物，该类化合物显示出很强的DYRK1A抑制活性，其中以化合物EHT1610 (25)和EHT5372 (26)活性最为显著，后者的IC50值达到了0.22 nm [ 62 ]，且在与诸多经典的DYRK1A抑制剂进行平行试验中EHT5372表现出了更高的选择性，能有效降低tau蛋白磷酸化，明显减少β淀粉样蛋白的生成 [ 63 ] [ 64 ]。 Fruit等设计合成的噻唑骈喹唑啉骨架化合物FC162 (27)也有明显的DYRK1A抑制活性且具有良好的血脑屏障透过性，能有效抑制tau蛋白磷酸化 [ 65 ]。 4.2.4. 苯并吡唑/咪唑类 Kobayashi等通过体外DS模型筛选得到了化合物ALGERNON (28)，在进行309个激酶抑制试验后，进一步确认了其对DYRK1A激酶的高选择性抑制活性。一系列试验显示该化合物能有效抑制海马体内的tau蛋白磷酸化，促进神经干细胞生长，改善DS小鼠的认知障碍行为，并且不具有如EGCG明显的单胺氧化酶抑制作用 [ 66 ]。 Kumar等通过虚拟筛选200多万个类先导物分子，再由进一步的体外筛选找到先导化合物，经修饰优化后得到了活性和选择性较高的新型苯并咪唑类化合物29 [ 67 ]。 Samumed公司通过体外筛选得到具有Wnt通路阻断作用的DYRK1A抑制剂Lorecivivint (30) [ 68 ] [ 69 ]，该化合物同时具有较高的CLK2抑制活性，能够诱导软骨细胞分化，促进软骨结构再生与修复及抑制炎症 [ 69 ]，已进入骨关节炎的III期临床阶段。 4.2.5. 3-(2-噻吩)吡啶类 Engel课题组通过高通量筛选并优化先导物首先得到了2，4-双杂环取代噻吩类化合物31，其DYRK1A抑制活性与Harmine接近，但同时对于DYRK1B和Clk1均具有较高的抑制作用 [ 70 ]。为了提高其选择性，他们结合计算机分子模拟，以苯丙酰胺扩展了基本骨架并进行一系列修饰得到了DYRK1A抑制活性和选择性均极大提升的化合物32 [ 71 ]。随后他们以环丙酰胺替换苯丙酰胺部分得到了活性进一步提升的化合物33，该化合物具有良好的膜透过性，代谢稳定性且无细胞毒性 [ 72 ]。 4.2.6. 氮杂吲哚类 Dodd课题组结合计算机辅助设计和体外筛选，发现了活性极高的氮杂吲哚类化合物DANDY (34)，其对DYRK1A的选择性高于DYRK1B和DYRK2的两倍 [ 73 ]。但考虑到化合物DANDY过多的羟基对其血脑屏障的透过性和代谢稳定性的影响，他们最近又设计合成了氟原子取代的化合物35，大分子质谱结果分析显示，化合物34进入大鼠脑内含量达到治疗量要求，且能明显改善大鼠在认知功能模型试验中的表现 [ 74 ]。 图3. 合成的DYRK1A抑制剂 4.2.7. 异喹啉类 Samumed公司通过理性设计得到了DYRK1A抑制活性极高的异喹啉类化合物SM07883 (36)，临床前研究显示该化合物可显著抑制大鼠脑内Tau蛋白的磷酸化和聚集、神经炎症以及神经纤维缠结，化合物SM07883的膜透过性好且口服生物利用度高 [ 75 ]，目前已进入治疗AD的I期临床研究阶段。