靶向WDR5 WBM位点的神经母细胞瘤抑制剂的发现与机制研究

近日，复旦大学附属儿科医院李凯主任医师联合上海科技大学白芳研究员团队，在Nature旗子下国际学术期刊Acta Pharmacologica Sinica（2022年影响因子7.169）发表题为“Discovery, evaluation and mechanism study of WDR5-targeted small molecular inhibitors for neuroblastoma”的研究论文，报道了团队发现的针对神经母细胞瘤靶点WDR5 的新骨架抑制剂分子及其抗神经母细胞瘤的作用和机制研究工作。该项工作日前也由出版社作为近期亮点文章在其公众号推送（https://mp.weixin.qq.com/s/eKivefKo_nlDFiMcrA5ong）。

神经母细胞瘤是发病率最高的小儿颅外恶性肿瘤（图1a），高危组患儿的病死率居高不下，长期存活率低于40%，其治疗也成为世界性临床难题，目前仍未有小分子靶向药物上市。MYCN为神经母细胞瘤最常见驱动基因，表达的N-myc蛋白为“不可成药性”靶点，这位抗神经母细胞瘤靶向药物设计带来了挑战。近年多项研究表明WD40重复结构域蛋白5（WD40 repeat-containing protein 5，WDR5）参与多种肿瘤的发生与发展，因而成为热门的肿瘤治疗靶点 [1]。WDR5在体内主要参与组蛋白H3第四位赖氨酸（Histone H3 lysine 4，H3K4)甲基转移酶复合物的组成，同时也是N-myc的辅助因子（图1b）。既往研究发现，在N-myc蛋白与其下游目的基因序列的结合中，约80%需要WDR5参与，WDR5与N-myc的相互作用是N-myc的致瘤能力的关键 [2]。然而，目前针对WDR5与N-myc等蛋白的相互作用位点——WBM（WDR5-binding motif）位点的抑制剂研究却屈指可数，大多研究集中于WDR5表面另一位点WIN（WDR5-interacting）位点阻断剂的开发。其中OICR-9429系列化合物正处于临床前研究阶段[3]，它对MLL基因重排的白血病表现出较强的治疗作用，但对其它实体肿瘤效果不佳[4]。因此，针对WBM位点开发小分子抑制剂是十分值得探索的抗神经母细胞瘤药物开发新方向。

图1 a 神经母细胞瘤的好发部位；b WDR5参与神经母细胞瘤发生和发展的机制

研究团队结合计算机辅助药物设计技术、小分子-蛋白质复合物结构解析技术及多种药理活性评价手段，发现了多个针对WDR5具有显著性结合亲和力的候选苗头分子，其中尤以一种苯磺酰基苯并咪唑类小分子——19号化合物效果最佳，研究确证了该分子与WDR5在其WBM的互作分子作用机制（图2a），证实其对MYCN扩增的神母细胞系IMR32和LAN5等具有特异性杀伤作用（图2b），从而干扰蛋白功能的正常发挥。

图2 a 化合物19与WDR5的分子亲和活性和对神经母细胞瘤的体外毒性；b 化合物19与WDR5的结合模式。

通过转录组测序及进一步验证发现，19号化合物对MYCN扩增的神母细胞LAN5的作用主要有上调核糖体蛋白的基因转录，激活p53信号诱导凋亡，抑制DNA复制及细胞周期进程等（图3a）。在与WIN位点阻断剂（OICR-9429）作用的比较中，研究发现19号化合物对H3K4三甲基化（H3K4me3）水平的抑制和对p53的激活作用均更强（图3b），提示WBM位点可能是针对神经母细胞瘤更优的药物设计位点。

图3 a KEGG通路富集分析19号化合物在神经母细胞瘤内的作用机制；b 19号化合物与OICR-9429对神经母细胞瘤细胞内p53的激活作用和H3K4me3的抑制作用的比较。

此外，本研究创新性地联用WBM位点阻断剂（19号化合物）和WIN位点阻断剂（OICR-9429），发现两种药物对LAN5和IMR32细胞存在明显的协同杀伤作用，为WDR5靶向药物的联合用药策略提供了理论基础。

该论文由复旦大学附属儿科医院韩祺蕾博士和上海科技大学博士后张向磊为共同第一作者，复旦大学附属儿科医院李凯主任医师与上海科技大学白芳研究员为共同通讯作者。

参考文献

1.Guarnaccia AD, Tansey WP. Moonlighting with WDR5: a cellular multitasker. J Clin Med 2018; 7.

2.Thomas LR, Adams CM, Wang J, Weissmiller AM, Creighton J, Lorey SL, et al. Interaction of the oncoprotein transcription factor MYC with its chromatin cofactor WDR5 is essential for tumor maintenance. Proc Natl Acad Sci U S A 2019; 116: 25260-8.

3.Chen X, Xu J, Wang X, Long G, You Q, Guo X. Targeting WD repeat-containing protein 5 (WDR5): a medicinal chemistry perspective. J Med Chem 2021; 64: 10537-56.

4.Yu X, Li D, Kottur J, Shen Y, Kim HS, Park KS, et al. A selective WDR5 degrader inhibits acute myeloid leukemia in patient-derived mouse models. Sci Transl Med 2021; 13: eabj1578.

原标题：《靶向WDR5 WBM位点的神经母细胞瘤抑制剂的发现与机制研究》

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