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iMeta | 基于点击化学蛋白芯片平台从天然草药中筛选共价mIDH1抑制剂的研究

iMeta | 基于点击化学蛋白芯片平台从天然草药中筛选共价mIDH1抑制剂的研究
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本研究为 肿瘤免疫治疗 和 天然产物药物开发 提供了全新的筛选策略,揭示了通过激活 CD8 细胞逆转免疫抑制微环境的临床潜力。

 

文献概述

本文《Construction of a clickable probe‐based protein chip platform for discovering covalent mIDH1 inhibitors from natural medicinal extracts》,发表于《iMeta》杂志,系统探讨了如何利用生物正交点击化学与蛋白芯片技术相结合的创新平台,直接从复杂的天然植物提取物中高通量筛选共价结合的小分子抑制剂,并成功鉴定出针对突变异柠檬酸脱氢酶1(mIDH1)的活性成分Flc。

背景知识

该研究旨在解决 肿瘤 治疗中因 mIDH1 突变导致致癌代谢物2-羟基戊二酸(2-HG)积累,进而引发表观遗传修饰异常及免疫抑制微环境的临床痛点。目前,针对 mIDH1 的抑制剂研发面临突变亚型覆盖不全、获得性耐药以及脱靶毒性等瓶颈,且传统的高通量筛选技术难以直接应用于成分复杂的天然植物提取物。本研究切入点在于构建一种无需对先导化合物进行预修饰的“点击化学-蛋白芯片”(Ccc-Chip)平台,结合差示扫描荧光法(DSF)进行预筛选,从而高效地从110种药用植物中挖掘出能够特异性共价结合 mIDH1 的天然活性分子,为克服 耐药性肿瘤 的治疗难题提供新工具。

 

构建精准模拟人类疾病机制的基因编辑小鼠模型,助力mIDH1突变肿瘤免疫微环境研究

 

研究方法与核心实验

作者首先构建了包含多种常见 mIDH1 突变体(如R132H, R132C等)的蛋白芯片,并利用半胱氨酸靶向探针IAA-yne结合点击化学技术,建立了竞争性结合检测体系。通过DSF预筛选和Ccc-Chip确证,对110种药用植物提取物进行了高通量筛选,最终锁定来自金粟兰属植物(Piper methysticum Forst.)的提取物T96。随后,通过制备型液相色谱分离、虚拟共价对接、质谱分析及细胞热位移实验(CETSA),鉴定出活性成分为Flavokawain C(Flc)。在机制验证阶段,研究团队利用 mIDH1 驱动的异种移植模型和原位肝癌模型,结合单细胞测序(scRNA-seq)技术,深入分析了Flc对肿瘤微环境中 CD8 细胞浸润及功能的影响。

关键结论与观点

  • Flc能够以共价键形式特异性结合 mIDH1 的Cys269位点,显著降低肿瘤细胞内致癌代谢物2-HG的水平,这一发现为开发针对 代谢性肿瘤 的共价抑制剂提供了明确的先导化合物。
  • Flc通过恢复cGAS-STING信号通路,有效逆转了 mIDH1 突变肿瘤中的免疫抑制状态,显著增加了肿瘤组织中 CD8 细胞的浸润比例并增强了其杀伤功能,提示联合免疫检查点抑制剂可能具有协同疗效。
  • Ccc-Chip平台成功实现了从复杂天然提取物中直接筛选共价活性分子,证明了该策略在 天然药物化学 与功能蛋白质组学交叉领域的广泛应用前景,为发现难成药靶点的新药提供了高效路径。

研究意义与展望

该发现对 药物开发 领域具有深远影响,特别是为针对高突变率靶点的共价药物筛选提供了可复制的技术范式。在 临床监测 方面,研究提示2-HG水平及 CD8 细胞功能状态可作为评估mIDH1抑制剂疗效的关键生物标志物。此外,该研究建立的模型体系为 疾病建模 提供了新思路,即利用免疫健全小鼠模型结合单细胞测序,能更准确地评估药物对肿瘤免疫微环境的重塑作用,从而加速从实验室发现到临床转化的进程。

 

提供从肿瘤细胞系到原位成瘤模型的全流程药效评价服务,深入解析CD8细胞抗肿瘤机制

 

结语

本研究通过创新性的Ccc-Chip平台,成功从天然植物中挖掘出共价抑制剂Flc,不仅解决了mIDH1突变肿瘤治疗中的耐药与免疫抑制难题,更展示了天然产物在现代精准医疗中的巨大潜力。Flc通过靶向Cys269位点降低2-HG水平,进而激活cGAS-STING通路并招募 CD8 细胞,这种双重机制为 肿瘤免疫治疗 提供了新的联合用药策略。从实验室筛选到体内药效验证,该研究完整呈现了从天然产物发现到临床前评价的转化路径,强调了结合高通量筛选技术与免疫微环境分析在攻克复杂 癌症 中的基石作用,为未来开发更安全、高效的共价靶向药物及免疫联合疗法奠定了坚实基础。

 

文献来源:
Zhao Cui, Jiameng Li, Caifeng Li, Hongjun Yang, and Peng Chen. Construction of a clickable probe‐based protein chip platform for discovering covalent mIDH1 inhibitors from natural medicinal extracts. iMeta.
翻译后修饰(PTM)是蛋白质功能、稳定性及相互作用的关键调控者,在细胞信号传导、定位及疾病机制中至关重要。但实验鉴定PTM(如质谱、蛋白质印迹、放射性标记技术)成本高、耗时长,计算方法成为替代方案。传统计算模型仅依赖PTM位点周围局部序列特征,现有预训练蛋白质语言模型(PLM)多仅基于氨基酸序列,缺乏结构信息,且多为单任务模型,无法跨PTM类型共享特征、实现知识迁移,限制预测性能。