抗多發(fā)性骨髓瘤的STAT3抑制劑及其研究策略

毛新良

(蘇州大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 蘇州 215123)

抗多發(fā)性骨髓瘤的STAT3抑制劑及其研究策略

毛新良

(蘇州大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 蘇州 215123)

STAT3是重要的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，能將細(xì)胞表面受體產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核內(nèi)，并在核內(nèi)與特異性的DNA序列結(jié)合從而調(diào)控基因的表達(dá)。STAT3分布廣泛，除了參與正常細(xì)胞的生命活動(dòng)之外，還與炎癥和腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切。STAT3是多種腫瘤的治療靶標(biāo)，一系列STAT3抑制劑已經(jīng)被報(bào)道。本文重點(diǎn)回顧和展望了STAT3信號(hào)通路與多發(fā)性骨髓瘤發(fā)生的關(guān)系以及STAT3靶向藥物研究進(jìn)展和研究策略。

STAT3信號(hào)通路；多發(fā)性骨髓瘤；藥物發(fā)現(xiàn)；高通量篩選

STAT3(Signal Transducer and Activator of Transcription 3)即信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3，屬于STAT大家族。STAT家族共有7個(gè)成員，即STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b、STAT6，其中STAT2、STAT4和STAT6屬于第一家族，在細(xì)胞因子的激活后參與T細(xì)胞的發(fā)育，而STAT1、STAT3和STAT5屬于第二家族，它們分布廣泛，除了參與多種生命活動(dòng)外，還在炎癥和免疫反應(yīng)過程以及細(xì)胞增殖和腫瘤發(fā)生中起重要作用[1-2]。例如STAT3在多種腫瘤中高表達(dá)，而干擾STAT3信號(hào)通路能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。因此，以STAT3為靶標(biāo)的抗腫瘤小分子化合物有越來越多的報(bào)道。本文以多發(fā)性骨髓瘤為例，闡明STAT3與腫瘤的關(guān)系和STAT3抑制劑的研發(fā)進(jìn)展和研究策略。

1 STAT3的結(jié)構(gòu)及其功能

作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，STAT3的轉(zhuǎn)錄活性依賴于其多個(gè)保守的結(jié)構(gòu)域(見圖1)，包括：①與STAT3蛋白二聚化有關(guān)的N-端Coiled-coil結(jié)構(gòu)域；②能與特異性DNA序列(通常為5’-TTn4AA-3’)結(jié)合的DNA結(jié)合域(DNA binding domain，DBD)。STAT3只有與該序列結(jié)合后才能啟動(dòng)靶基因的轉(zhuǎn)錄；③位于C-端的SH2(Src homolog 2 domain)。該結(jié)構(gòu)域參與STAT3同源或異源二聚體的形成，此外SH2結(jié)構(gòu)域中也含有酪氨酸磷酸化位點(diǎn)區(qū)(Y705)。Y705磷酸化是STAT3激活的標(biāo)志；④C-末端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(transcription activating domain，TAD)：STAT3在與DNA特異性識(shí)別位點(diǎn)結(jié)合后，促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄。以上4個(gè)結(jié)構(gòu)域決定了STAT3的轉(zhuǎn)錄激活和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性。STAT3在胞漿被磷酸化激活后隨即形成同源(STAT3:STAT3)或異源二聚體(e.g.STAT3:STAT1)而轉(zhuǎn)移入核，在核內(nèi)與DNA特定順式作用元件結(jié)合，啟動(dòng)靶基因的轉(zhuǎn)錄[1-2]。上述STAT3結(jié)構(gòu)中的每一結(jié)構(gòu)域的干擾或阻斷都能抑制STAT3的活性。例如二聚體的形成對(duì)STAT3的活性調(diào)節(jié)具有重要作用，一些小分子化合物可以通過阻斷STAT3二聚體的形成達(dá)到抑制STAT3信號(hào)的作用。最近報(bào)道的BP-1-102就是基于抑制STAT3的SH2結(jié)合域而設(shè)計(jì)的STAT3抑制劑[3]。

圖1 STAT3結(jié)構(gòu)(STAT3主要由Coiled-coil結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合域、SH2結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄激活域組成)Fig.1 Structure of STAT3(STAT3 is mainly composed of 4 domains including Coiled-coil domain,DNA binding domain,Src homolog 2 domain,and transcription activation domain)

2 STAT3信號(hào)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)導(dǎo)

STAT3對(duì)正常細(xì)胞的生命活動(dòng)和腫瘤的發(fā)生發(fā)展都具有非常重要的調(diào)控作用，因此它的信號(hào)受到嚴(yán)格的調(diào)控，包括正向激活作用和負(fù)性抑制作用。STAT3信號(hào)通路的激活主要來自于細(xì)胞外信號(hào)，包括細(xì)胞因子(IL-6、IL-22等)和生長(zhǎng)因子(EGF、HGF、HER2/Neu、VEGF等)[1-2]。經(jīng)典的途徑是細(xì)胞因子例如IL-6使其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白分子形成三聚體，在受體的胞漿側(cè)募集JAK激酶，并使之發(fā)生磷酸化，磷酸化的JAKs可以使STAT3通過SH2區(qū)域發(fā)生同源二聚化(見圖2)。酪氨酸受體激酶則通過PI3K-mTOR或者Raf-ERK通路直接作用于核內(nèi)的STAT3，加強(qiáng)其基因轉(zhuǎn)錄作用(見圖2)。除上述受體通路外，STAT3還可以通過其他非受體激酶途徑例如(c-Src)激活。異常激活的c-Src蛋白依賴活化的STAT3發(fā)揮致瘤效應(yīng)，而且病毒通過c-Src蛋白引發(fā)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化也依賴于活化的STAT3[4]。

圖2 STAT3信號(hào)通路的調(diào)節(jié)(改編自Cell Signaling Technologies Co.,Ltd)Fig.2 Regulation of the STAT3 signaling pathway(Adapted from Cell Signaling Technologies Co.,Ltd)

除了以上正向激活STAT3的激酶信號(hào)之外，STATs還受負(fù)性調(diào)控因子的影響，主要包括細(xì)胞因子信號(hào)抑制分子(suppressors of cytokine signaling，SOCS)[5]、活化的STAT蛋白抑制分子(protein inhibitor of activated STAT，PIAS)[6]和SHP-1(Src homology 2 domain phosphatase 1)[7]等。SOCS是JAK/STAT信號(hào)通路的負(fù)性調(diào)控因子，通過與細(xì)胞因子受體結(jié)合，促進(jìn)蛋白酶體水解JAK/STAT蛋白，從而抑制JAK/STAT通路的激活[5]。PIAS是STAT3的特異性抑制劑，能夠與STAT3單體結(jié)合阻礙其二聚化，或與二聚化的STAT3結(jié)合，掩蓋STAT3與DNA的結(jié)合區(qū)，阻斷STAT3的轉(zhuǎn)錄活性[6](見圖2)。而SHP1則通過與細(xì)胞膜磷酸化受體上的“停泊位點(diǎn)”結(jié)合，催化JAK激酶或其他非受體酪氨酸激酶，如v-Src等的酪氨酸去磷酸化，降低這些激酶的催化活性[7]。

在上述STAT3的調(diào)節(jié)通路中，在腫瘤細(xì)胞中常見正向調(diào)節(jié)基因的過度表達(dá)或激活，負(fù)性調(diào)節(jié)基因如SOCS和PIAS的沉默失活[8]。因而在STAT3的靶向治療中，STAT3抑制劑可以通過抑制JAK/PI3K/ERK/c-Src信號(hào)或誘導(dǎo)SOCS和PIAS表達(dá)來實(shí)現(xiàn)，抗風(fēng)濕和抗免疫藥物Tofacitinib就是通過抑制JAK3而抑制STAT3的活性[9]。

3 STAT3與多發(fā)性骨髓瘤

STAT3在多種惡性腫瘤中高表達(dá)或高度激活，包括多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)。MM是一類原發(fā)于漿細(xì)胞的惡性進(jìn)展性腫瘤，其發(fā)病率在惡性血液腫瘤中居第2位。MM的發(fā)生與STAT3信號(hào)通路密切相關(guān)[9]。STAT3信號(hào)傳遞在正常細(xì)胞中是快速而短暫的，但在多種腫瘤細(xì)胞中高度而持久地活化。分子流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)STAT3在63%的原發(fā)MM患者骨髓細(xì)胞中高表達(dá)[10]。STAT3的高表達(dá)和過度激活與上述提到的STAT3調(diào)節(jié)通路的失調(diào)密切相關(guān)[11]。首先MM細(xì)胞中IL-6和IGF-1的合成和分泌水平高，酪氨酸受體激酶FGFR3也因染色體異位而高表達(dá)。IL-6和IGF-1是調(diào)節(jié)STAT3的重要外源信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子，同時(shí)也是MM的重要生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子。以IL-6為中心的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)失調(diào)是惡性漿細(xì)胞增殖的主要機(jī)制之一[12]。MM細(xì)胞中，PI3K-mTOR信號(hào)通路也常見高度激活，例如PI3Kδ就與MM的耐藥性和不良預(yù)后有關(guān)。與此相對(duì)應(yīng)的是STAT3的負(fù)性調(diào)控因子SOCS和PIAS在MM細(xì)胞中因DNA甲基化而不能表達(dá)或極低表達(dá)，從而失去對(duì)STAT3的控制作用[4]。除了上述去調(diào)節(jié)外，MM細(xì)胞中存在明顯的與STAT3有關(guān)的重要突變[4,11]。酪氨酸磷脂酶SHP2與gpl30胞質(zhì)區(qū)近端的YxxV結(jié)合，導(dǎo)致STAT3蛋白中Y759的磷酸化，激活SHP2-Gab-Ras-ERK-MAPK通路。而YxxQ是STAT3負(fù)性調(diào)節(jié)因子SOCS3的停泊位點(diǎn)，該位點(diǎn)的突變使SOCS3不能抑制STAT3，導(dǎo)致STAT3過度活化，從而引起腫瘤的發(fā)生[8]。STAT3過度活化使survivin、cyclin D1、Bcl-2、Mcl-1等長(zhǎng)時(shí)間或過量表達(dá)，導(dǎo)致MM細(xì)胞持續(xù)增殖，并表現(xiàn)出抗凋亡能力。

值得關(guān)注的是，STAT3的下游調(diào)節(jié)基因細(xì)胞周期素D(Cyclin D)家族在MM細(xì)胞中具有特異性表達(dá)。Cyclin D包括Cyclin D1、D2和D3，它們?cè)贛M細(xì)胞株和MM患者中高度表達(dá)，其中Cyclin D1和Cyclin D3分別與t(4:14)和t(6:14)的染色體易位高度相關(guān)[13]。Cyclin D2在MM細(xì)胞中雖未發(fā)現(xiàn)染色體易位，但是在超過50%的細(xì)胞中高表達(dá)，推測(cè)可能與其轉(zhuǎn)錄因子的高表達(dá)有關(guān)，例如c-Maf和STAT3等。Cyclin D2的啟動(dòng)子區(qū)域存在STAT3的結(jié)合位點(diǎn)[14]，因而STAT3可以通過上調(diào)Cyclin D2的轉(zhuǎn)錄表達(dá)以促進(jìn)MM細(xì)胞周期從G1期向S期過渡[14]。這一點(diǎn)也在JAK1激活的細(xì)胞周期研究中得到了證實(shí)。和JAK2一樣，JAK1也是STAT3的上游激酶，JAK1通過STAT3上調(diào)Cyclin D2的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，并促進(jìn)細(xì)胞的分裂[15]。

以上研究表明STAT3信號(hào)通路在MM細(xì)胞中高度活化，它們廣泛參與MM發(fā)生發(fā)展過程，并與MM的化學(xué)耐藥和不良預(yù)后關(guān)聯(lián)，STAT3因而可以成為MM的治療靶標(biāo)。

4 STAT3信號(hào)通路抑制劑的研究進(jìn)展與多發(fā)性骨髓瘤治療

在正常細(xì)胞中，STAT3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是快速而短暫的，但在MM細(xì)胞中STAT3常見持續(xù)高度活化，抑制STAT3則能誘導(dǎo)MM細(xì)胞凋亡，因而尋找STAT3抑制劑成為當(dāng)前抗MM新藥的研究熱點(diǎn)[10,11,16]。在STAT3信號(hào)通路中存在多個(gè)重要的節(jié)點(diǎn)，對(duì)每一節(jié)點(diǎn)的干擾均能有效抑制STAT3的轉(zhuǎn)錄活性，F(xiàn)urtek等[17]對(duì)此有很好的總結(jié)。簡(jiǎn)略地說，根據(jù)作用機(jī)理，STAT3抑制劑主要可以分為以下幾類：①干擾IL-6、JAK等上游信號(hào)通路的抑制劑，是STAT3信號(hào)通路的間接抑制劑，主要有JAK3抑制劑Tofacitinib[18]；IL-6受體抑制劑LMT028[9]；JAK2/STAT3抑制劑SC99[19]；c-Src抑制劑AZD0530[20]等。其中天然化合物抑制劑靛玉紅(Indirubin)對(duì)JAK和c-Src的抑制濃度分別是0.7～74.1 nM和10.7～263.9 nM，具有很好的抑制選擇性[21]；②干擾STAT3二聚體形成的抑制劑，主要通過干擾STAT3 SH2域的功能而實(shí)現(xiàn)，例如含28個(gè)多肽的SH2特異性抑制劑SPI[22]和BP-1-102[3]；③阻礙STAT3核內(nèi)轉(zhuǎn)移的抑制劑，例如來普霉素(Leptomycin B，LMB)[23]；④干擾STAT3對(duì)靶基因啟動(dòng)子結(jié)合的抑制劑，例如S3I-201和InS3-54A18等[24]；⑤誘導(dǎo)STAT3負(fù)調(diào)節(jié)因子SHP-1和SHP-2等的小分子，例如Capilarisin[25]。在抗MM的STAT3抑制劑中，主要有異甘草素(Isoliquiritigenin)、蒽貝素(Embelin)、LLL12、CYT387、AT9283、AZD1480等[16]。本課題組最近通過高通量篩選策略發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的JAK2/STAT3抑制劑SC99[19]。目前關(guān)于STAT3抗腫瘤抑制劑的研究均處于臨床前研究階段，雖然離臨床應(yīng)用還有一段距離，但是相信不久將有STAT3抑制劑應(yīng)用于腫瘤患者。國(guó)內(nèi)雖然也在積極進(jìn)行STAT3抑制劑的研究(如倍半萜內(nèi)酯6-氧-當(dāng)歸酰多梗白菜菊素，6-O-angeloylplenolin，6-OAP[26])，但是相關(guān)研究還遠(yuǎn)遜于國(guó)外企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)。因此，積極開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的STAT3抑制劑，具有非常重要的科學(xué)意義和臨床價(jià)值。

5 STAT3抑制劑的研發(fā)策略

STAT3信號(hào)通路在MM細(xì)胞中異常激活，是MM的主要治療靶標(biāo)。發(fā)現(xiàn)新的STAT3抑制劑對(duì)MM的治療具有重要的意義。通過分析已有STAT3抑制劑的研究過程發(fā)現(xiàn)，大概有4種比較高效的研究策略，即基于細(xì)胞的靶向高通量篩選策略(high throughput screening，HTS)、基于STAT3分子結(jié)構(gòu)的虛擬篩選策略(in silico or virtual screening，VS)、基于小分子化合物的片段化優(yōu)化策略(Fragment-based drug discovery，F(xiàn)BDD)、以及正向藥理學(xué)研究策略等。

5.1 基于細(xì)胞的靶向高通量篩選 作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，STAT3能特異性地結(jié)合靶基因上游的DNA序列進(jìn)而驅(qū)動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄。利用這一原理可以設(shè)計(jì)出一系列以STAT3特異性識(shí)別單元驅(qū)動(dòng)的，以熒光素酶(luciferase)為報(bào)告基因系統(tǒng)的高通量篩選系統(tǒng)，用于STAT3抑制劑的開發(fā)。本課題組此前利用該報(bào)告基因系統(tǒng)通過對(duì)近60000個(gè)Maybridge Chemicals進(jìn)行篩選后發(fā)現(xiàn)了一個(gè)STAT3抑制劑SC99[19]。SC99能通過干擾JAK2的活性而抑制STAT3，但對(duì)NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性無影響。SC99通過抑制JAK2/STAT3而表現(xiàn)出極強(qiáng)的體內(nèi)STAT3抑制作用和抗腫瘤活性[19]。Stattic作為最經(jīng)典的STAT3抑制劑之一也是通過高通量篩選策略發(fā)現(xiàn)的。Schust等[27]構(gòu)建了熒光偏振分析(Fluorescence Polarization)系統(tǒng)在30℃條件下分析小分子化合物對(duì)STAT3的SH2結(jié)合作用，結(jié)合其他分析最終從17000個(gè)化合物中發(fā)現(xiàn)了Stattic。Stattic抑制STAT3二聚體形成的IC50是5.1 μM，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對(duì)STAT1和STAT5的抑制濃度，因而表現(xiàn)出對(duì)STAT3的選擇性。而Eiring等[28]則在耐伊馬替尼的AR320R細(xì)胞株中通過慢病毒構(gòu)建了STAT3誘導(dǎo)單元(STAT3-inducible element，SIE)介導(dǎo)的熒光素酶報(bào)告基因系統(tǒng)，利用SIE的突變體為陰性對(duì)照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了STAT3抑制劑SF-1-066，并進(jìn)一步通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)現(xiàn)了BP-5-087，后者能通過與STAT3的SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合而顯著性抑制STAT3二聚體的形成和轉(zhuǎn)錄活性[28]。

5.2 基于STAT3分子結(jié)構(gòu)的虛擬篩選 STAT3在被磷酸化激活之后，通過其C-端的SH2結(jié)構(gòu)域形成二聚體，其中STAT3單體(STAT3β)的X-線晶體結(jié)構(gòu)和STAT3二聚體的分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)闡明，這為計(jì)算機(jī)輔助的STAT3小分子藥物篩選提供了分子基礎(chǔ)。結(jié)合分子模擬技術(shù)，Siddiquee等[24]利用GLIDE(Grid-based Ligand Docking from Energetics)軟件通過對(duì)美國(guó)癌癥研究所化合物文庫(kù)的分析發(fā)現(xiàn)了STAT3 SH2結(jié)構(gòu)域的抑制劑S3I-201。但是在進(jìn)一步的分子結(jié)合試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)S3I-201并不是一個(gè)最佳的STAT3 SH2抑制劑[24]。因此，Zhang等[3]利用計(jì)算機(jī)模型對(duì)S3I-201進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)了S3I-201的一系列類似物，其中包括BP-1-102。BP-1-102與STAT3的結(jié)合常數(shù)達(dá)到了504 nM，在4～6.8 μM的濃度下能抑制STAT3磷酸化蛋白質(zhì)的相互作用和STAT3的激活。此外，BP-1-102還能抑制STAT3-NF-κB間的信號(hào)相互作用，加強(qiáng)對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用，從而表現(xiàn)出極好的口服抗癌活性。Song等[29]采用類似方法從不同數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不同于BP-1-102的抑制劑STA-21，而Huang等[30]則從249000個(gè)化合物中發(fā)現(xiàn)了InS3-54。生物化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)InS3-54能夠抑制STAT3-DNA的結(jié)合而不影響其磷酸化激活和二聚體的形成。Huang等[31]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了近80個(gè)InS3-54的類似物，其中InS3-54A18能很好地抑制STAT3-DNA結(jié)合，且具有很好的抗腫瘤活性，值得進(jìn)一步開發(fā)。

5.3 基于分子片段(FBDD)的STAT3抑制劑的發(fā)現(xiàn) 藥物開發(fā)首要的問題是尋找到好的苗頭化合物，并以此作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化的起點(diǎn)。在藥物分子中每一個(gè)結(jié)構(gòu)片段都有自己特殊的生物學(xué)活性。因此通過不同的結(jié)構(gòu)片段組合或者延伸可以得到一系列新的化合物，從而為藥物分子的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加快新藥開發(fā)提供了可能。目前采用FBDD策略發(fā)現(xiàn)了一些較好的STAT3抑制劑。Li等[32]將STAT3 SH2結(jié)構(gòu)域分成3個(gè)不同口袋即：pTyr705(pY705)結(jié)合位點(diǎn)、Leu706(L706)結(jié)合位點(diǎn)和側(cè)邊口袋(Ile597，Leu607，Thr622和Ile634)，并根據(jù)這些位點(diǎn)的酸堿度和疏水性，從已知STAT3化合物中提煉出極性和非極性組的STAT3抑制劑的結(jié)構(gòu)片段，并發(fā)現(xiàn)極性片段對(duì)極性和堿性的Y705位點(diǎn)有較高的結(jié)合力，而相對(duì)疏水的結(jié)構(gòu)片段則傾向于與L706和側(cè)邊口袋結(jié)合。他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了苗頭化合物H1和H3能很好地結(jié)合到SH2的結(jié)合位點(diǎn)，并表現(xiàn)出較好的STAT3抑制活性[32]。Chen等[33]則以代表性STAT3抑制劑STX-0119、WP1066和Stattic的結(jié)構(gòu)分析為出發(fā)點(diǎn)，提出了6個(gè)代表性結(jié)構(gòu)片段，利用結(jié)構(gòu)活性關(guān)系(SAR)原理設(shè)計(jì)出STAT3抑制劑HJC0123。HJC0123能抑制STAT3的磷酸化激活，下調(diào)STAT3的轉(zhuǎn)錄活性而實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。

5.4 正向藥理學(xué)研究 除了上述3種STAT3的研究方法外，還有傳統(tǒng)的正向藥理學(xué)研究方法(Forward Pharmacology)。正向藥理學(xué)又稱為表現(xiàn)型藥物研究(Phenotypic drug discovery)。該策略主要是通過細(xì)胞表型的改變來發(fā)現(xiàn)STAT3抑制劑?；驹硎菍⒛[瘤細(xì)胞與不同小分子化合物孵育后，通過分析腫瘤細(xì)胞的凋亡，在其機(jī)理研究中逐步發(fā)現(xiàn)對(duì)STAT3的抑制作用。例如靛玉紅(Indirubin)是從中藥青黛中分離出來一種天然雙吲哚類化合物，具有很好的抗白血病作用。早期認(rèn)為其是細(xì)胞周期素依賴性激酶(CDK)的抑制劑，能夠使細(xì)胞周期發(fā)生阻滯[34]。后來研究發(fā)現(xiàn)靛玉紅及其衍生物對(duì)STAT3具有很好的抑制作用，包括抑制STAT3磷酸化激活，抑制STAT3:STAT3二聚體的形成以及STAT3的DNA結(jié)合作用等[21]。除了靛玉紅之外，一大批其他STAT3抑制劑也是通過這種正向藥理學(xué)研究方式發(fā)現(xiàn)的，包括蒽貝素[35]和白藜蘆醇[36]等。蒽貝素具有很好的抗炎癥和抗腫瘤作用，但早期被認(rèn)為是抗凋亡因子XIAP的抑制劑，后來才發(fā)現(xiàn)蒽貝素對(duì)JAK2/STAT3具有極強(qiáng)的抑制作用，是一種代表性的STAT3抑制劑[35]；而白藜蘆醇是一個(gè)多靶標(biāo)的抑制劑，其對(duì)STAT3的磷酸化激活具有很好的抑制作用[36]。

6 討論與展望

STAT3信號(hào)通路自從成為腫瘤的治療靶標(biāo)以來，越來越多的抑制劑被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道。如上所述，目前STAT3抑制劑的研究策略主要有3種，即高通量篩選、計(jì)算機(jī)虛擬篩選和FBDD。通過比較它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)虛擬篩選的方法學(xué)要求高，不但是分析軟件的問題，更依賴于具體研究者的經(jīng)驗(yàn)積累，當(dāng)然一旦發(fā)現(xiàn)了較好的苗頭化合物，則其活性往往比較好。本文并未討論STAT3的多肽類抑制劑，這一類抑制劑的發(fā)現(xiàn)主要可以通過分析STAT3的SH2結(jié)構(gòu)域的分子結(jié)構(gòu)來進(jìn)行，這也是虛擬篩選的優(yōu)點(diǎn)。高通量篩選的原理簡(jiǎn)單，在設(shè)立了篩選系統(tǒng)后主要依賴于機(jī)器人的輔助篩選處理和高靈敏的分析方法，否則幾十萬個(gè)化合物的手工處理是耗時(shí)耗力的。此外，對(duì)高通量篩選來說，篩選成本也很高。相對(duì)于虛擬篩選和FBDD來說，高通量篩選由于其讀取和分析的數(shù)據(jù)是最后的基因轉(zhuǎn)錄部分，得到的候選化合物對(duì)STAT3的抑制劑可能是DNA結(jié)合部位，也可能是STAT3信號(hào)通路的上游部分，因而有可能發(fā)現(xiàn)更多的苗頭化合物。因此，如果能夠結(jié)合虛擬篩選和后續(xù)細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)研究和結(jié)構(gòu)活性關(guān)系進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將能夠又快又經(jīng)濟(jì)地發(fā)現(xiàn)新的STAT3抑制劑。但是很多實(shí)驗(yàn)室目前缺乏以上研究的重要而必須的軟件和硬件環(huán)境，對(duì)這些實(shí)驗(yàn)室來說，正向藥物發(fā)現(xiàn)也是一個(gè)必須的補(bǔ)充。

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(編校：吳茜)

作 者 簡(jiǎn) 介

毛新良教授，先后畢業(yè)于華中科技大學(xué)大學(xué)和北京大學(xué)。1998-1999年獲日本國(guó)際交流獎(jiǎng)學(xué)金資助赴富山醫(yī)科藥科大學(xué)學(xué)習(xí)。2000年6月-2004年8月先后于加拿大麥克馬斯大學(xué)和美國(guó)斯坦福大學(xué)進(jìn)行博士后研究。2004年8月起受聘于多倫多大學(xué)安大略省腫瘤研究所，先后任研究助理和副研究員。2009年起任蘇州大學(xué)藥學(xué)院特聘教授，博士生導(dǎo)師，藥理學(xué)系主任，分子靶向抗腫瘤新藥研究實(shí)驗(yàn)室主任。

毛教授的研究主要集中在腫瘤的發(fā)生和靶向新藥研究，在分子腫瘤學(xué)、腫瘤藥理學(xué)、基因靶向藥物研究、前體藥物的高效篩選等方面取得了令人矚目的成就。主持項(xiàng)目包括國(guó)家自然科學(xué)基金重大國(guó)際合作項(xiàng)目等6項(xiàng)，相關(guān)研究成果在Blood,Leukemia,CancerResearch,Oncogene,JournalofBiologicalChemistry等國(guó)際知名期刊發(fā)表50多篇，總影響因子超過300，其中近5年通信作者論文30多篇。此外，申請(qǐng)20多項(xiàng)美國(guó)、中國(guó)和國(guó)際新藥專利，其中的1個(gè)新藥進(jìn)入臨床試驗(yàn)。應(yīng)邀擔(dān)任6家歐美知名雜志的編委，包括ScientificReports(IF=5.578)、CurrentPharmaceuticalDesign(IF=3.452),AmericanJournalofTranslationalResearch(IF=3.402)等。是CurrentPharmaceuticalDesign的執(zhí)行客座主編(Executive Guest Editor)，Pharma-2011世界藥學(xué)大會(huì)組委會(huì)委員以及捷克國(guó)家科學(xué)基金(Czech Science Foundation)的海外評(píng)審專家。獲得江蘇醫(yī)藥科技杰出青年獎(jiǎng)(2015)，并作為第二完成人獲得江蘇省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)(2015)，作為第三完成人獲得中華醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)(2015)等。

近5年代表性論文有：Zhang Z et al., Blood,2016; Mao X et al., Blood, 2011; Xu X et al., Journal of Biological Chemistry, 2016; Cao B et al., Journal of Biological Chemistry, 2013；Chen G et al., Brit J Cancer, 2014等。

Anti-myeloma STAT3 inhibitors and discovery strategies

MAO Xin-liang

(College of Pharmaceutical Sciences, Soochow University, Suzhou 215123, China)

The STAT3 protein is a key transcription factor that delivers extracellular signals into nuclei in which it binds to a specific recognition element on DNA sequences and thus regulates the transcription of its target genes.STAT3 is almost expressed in all tissues and cells,therefore,it is extensively involved in both normal and aberrant cellular activities.For example,STAT3 plays an essential role in inflammatory reaction and tumorigenesis.STAT3 has been established as a therapeutic target of various cancers including multiple myeloma,a hematological malignancy from plasma cells.Some STAT3 inhibitors have been developed and extensively studied.In this article,we review the roles of STAT3 in multiple myeloma.The advances and strategies in the development of STAT3 inhibitors are also being discussed.

STAT3 signaling pathway;multiple myeloma;drug discovery;high throughput screen

10.3969/j.issn.1005-1678.2016.08.001

國(guó)家自然科學(xué)基金(#81272632, 81320108023)；江蘇省科技廳社會(huì)支撐計(jì)劃(BE2014630)

毛新良，男，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：分子靶向抗腫瘤新藥研究，E-mail：xinliangmao@suda.edu.cn。

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