乙酰輔酶A羧化酶抑制劑的研究進展

梅連闊，魏強強，張惠斌*，周金培

(中國藥科大學(xué) 1新藥研究中心；2藥物化學(xué)教研室，南京 210009)

隨著人們生活水平的不斷提高，非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)在全世界的發(fā)病率不斷上升，已經(jīng)成為威脅人類健康的巨大隱患[1]，在我國更成為僅次于病毒性肝炎的第二大肝病[2-3]。該病是指除酒精和其他明確的損肝因素所致的肝細胞內(nèi)脂肪過度沉積為主要特征的臨床病理綜合征[4]，包括單純性脂肪肝(simple fatty liver，SFL)、非酒精性脂肪肝炎(non-alcoholic steatosis hepatitis，NASH)及其相關(guān)肝硬化[5]。1953年，Medes等[6]研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞具有脂肪代謝異常旺盛的特點；且相比于正常細胞主要優(yōu)先依靠外源攝取滿足自身脂肪需求[7]，腫瘤細胞的脂肪則主要來源是自身胞內(nèi)的全新脂肪合成(de novo lipogenesis，DNL)[8]，其合成速率與正常人體脂肪合成最旺盛的肝臟相當(dāng)。脂肪酸參與腫瘤形成主要有3個方面：(1)參與腫瘤細胞膜磷脂的形成[9]；(2)為腫瘤細胞增殖和存活提供能量；(3)用于合成一系列促腫瘤生長的脂質(zhì)信號分子[10]。因此，尋找調(diào)控脂肪代謝的有效靶點，開發(fā)研究可以有效改善脂肪代謝異常的藥物顯得尤為重要。乙酰輔酶A羧化酶(ACC)作為脂肪酸合成代謝第一步反應(yīng)的限速酶和關(guān)鍵酶，在肥胖、糖尿病、非酒精性脂肪肝病以及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展等方面起著至關(guān)重要的作用[11-12]。ACC的抑制主要是通過抑制脂肪酸合成和促進脂肪酸的氧化從而發(fā)揮作用[13]。本文將對ACC的結(jié)構(gòu)特點、作用機制及其抑制劑的研究進展進行綜述。

1 ACC的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能

1.1 ACC的結(jié)構(gòu)和功能

ACC存在于胞液中，是一種依賴生物素的變構(gòu)羧化酶,主要催化依賴ATP的乙酰輔酶A(acetyl-CoA)轉(zhuǎn)化為丙二酰輔酶A(malony-CoA)[14](圖1)。其結(jié)構(gòu)主要由羰基轉(zhuǎn)移酶域(carboxyl transferase domain,CT)、生物素羧基載體蛋白(biotin carboxy carrier protein,BCCP)和生物素羧化酶域(biotin carboxylase domain,BC)組成[15]。乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為丙二酰輔酶A的生理過程如下：首先，在ATP的參與下，碳酸氫根離子與結(jié)合在BC域的生物素生成生物素-羧酸鹽復(fù)合物[16]，后者經(jīng)過一狹窄的蛋白酶體通道轉(zhuǎn)運至CT域，羧酸根離子由生物素-羧基復(fù)合物轉(zhuǎn)移至乙酰輔酶A，從而生成丙二酰輔酶A[17]。

圖1 ACC單體的結(jié)構(gòu)組成及丙二酰單酰輔酶A的生成

BC：生物素羧化酶域；BCCP：生物素羧基載體蛋白；CT：羰基轉(zhuǎn)移酶域；ATP：腺嘌呤核苷三磷酸；ADP：二磷酸腺苷;Acetyl-CoA:乙酰輔酶A；Malonyl-CoA:丙二酸單酰輔酶A

ACC有兩種亞型：ACC1和ACC2，分別由不同的基因編碼，且分布迥異[18]。ACC1存在于細胞質(zhì)內(nèi)，主要高表達于脂肪生成活躍組織，如肝臟、脂肪組織、乳腺等，調(diào)節(jié)脂肪酸的合成[19]；其在這些組織內(nèi)催化生成的丙二酰輔酶A可作為長鏈脂肪酸從頭合成碳鏈延長的C2供體，進而合成三酰甘油和磷脂[20]。ACC2則主要存在于線粒體外膜上，高表達于脂肪氧化活躍組織，如骨骼肌、心臟等，調(diào)節(jié)脂肪酸的氧化[21]；其在這些組織催化生成的丙二酰輔酶A是脂肪酸氧化的有效抑制劑，因為長鏈乙酰輔酶A通過肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1(carnitine palmitoyl transferase 1，CPT-1)轉(zhuǎn)運至線粒體內(nèi)，從而進行β氧化，而ACC2催化生成的產(chǎn)物丙二酰輔酶A是CPT-1的有效抑制劑[22]，故而起到抑制脂肪酸氧化的作用。

1.2 ACC的抑制機制

細胞內(nèi)ACC的調(diào)節(jié)機制較為簡單，主要受上游腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)磷酸化調(diào)控[23]。ACC二聚化是其活性所必需的，BC結(jié)構(gòu)域的C末端有一段氨基酸側(cè)鏈，上游的AMPK可以磷酸化該氨基酸側(cè)鏈上的Ser117，使得該側(cè)鏈折疊并與Arg277結(jié)合，阻礙ACC二聚體的形成，從而抑制ACC的活性[24]。

由前所述，丙二酰輔酶A的生成需由BC域和CT域共同參與；故而對ACC的抑制可以通過化學(xué)小分子對BC或者CT結(jié)構(gòu)域的反應(yīng)來實現(xiàn)。先以化合物ND-630為例，其作為BC結(jié)構(gòu)域的抑制劑，既不會直接激活A(yù)MPK活性，亦不會阻礙AMPK對ACC的磷酸化，而是直接與Arg277形成關(guān)鍵氫鍵作用，模擬磷酸化后的Ser222，阻礙ACC二聚化的發(fā)生。其次以化合物CP-640186為例，其作為CT結(jié)構(gòu)域的抑制劑，通過占據(jù)生物素-羧基復(fù)合物在乙?；D(zhuǎn)化為丙二?；^程中作用于CT域的位置，從而阻斷羧化反應(yīng)的發(fā)生而起到抑制ACC活性的作用[25]。

2 ACC抑制劑的研究進展

迄今為止，雖無小分子ACC抑制劑作為治療藥物上市，但ACC在脂肪代謝方面的突出作用，使其成為尋找新型治療非酒精性脂肪肝病等代謝性疾病和腫瘤的熱門靶點。自2003年P(guān)fizer公司公布第1個小分子ACC抑制劑CP-610431(1)以來，時至今日各大制藥公司如Gliead、Nimbus、Bayer、Takeda、Boehringer Ingelheim等對該靶點的臨床研究正努力進行中，現(xiàn)有處于臨床Ⅱ期研究2個、臨床Ⅰ期研究1個、臨床前研究1個，且都處于活躍研究狀態(tài)，有多個小分子處于生物活性評價階段。治療的疾病多涉及肝臟代謝性疾病(NASH等)、肥胖、2型糖尿病(T2DM)以及非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)等?，F(xiàn)根據(jù)文獻報道的ACC抑制劑按其在研公司分類并進行綜述。

2.1 Pfizer公司

2003年，Pfizer公司通過計算機高通量篩選得到第1個小分子ACC抑制劑CP-610431(1)(大鼠肝臟ACC1 IC50=107 nmol/L,大鼠骨骼肌ACC2 IC50=112 nmol/L)，并以此為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到2(CP-640186)(大鼠肝臟ACC1 IC50=550 nmol/L,大鼠骨骼肌ACC2 IC50=34 nmol/L)?；衔顲P-640186不僅可以促進C2C12細胞內(nèi)脂肪酸氧化(ACC2 EC50=57 nmol/L)，明顯降低小鼠體內(nèi)肝臟、比目魚肌、四頭肌、心肌的丙二酰輔酶A水平(EC50分別為55,6，15，8 mg/kg)，還可以抑制正常小鼠、CD1小鼠、ob/ob小鼠體內(nèi)脂肪酸的合成(EC50分別為13,11,4 mg/kg)[26]。后續(xù)研究進一步揭示了CP-640186與ACC的結(jié)合位點及方式[27]，共晶(PDB：1W2X)顯示該化合物嵌入到ACC二聚體的夾縫中，并與Glu-2026和Gly-1958形成關(guān)鍵氫鍵作用，通過阻斷生物素底物與CT域的結(jié)合而抑制ACC的活性。

為進一步降低化合物的熵以提高分子與蛋白的親和力,Pfizer公司參照CP-640186與ACC的結(jié)合方式，開發(fā)了螺苯并二氫吡喃酮類ACC抑制劑?；衔?在表現(xiàn)出較好的ACC抑制活性的同時，也具有較高的肝微粒體清除率(human liver microsomal clearance,HLM)(hACC1 IC50=22 nmol/L,hACC2 IC50=48 nmol/L,lgD (pH=7.4,下同)=3.8；CLint=86 mL·min-1·kg-1)。故以芳雜環(huán)取代親脂性較高的苯環(huán)得到化合物4(rACC1 IC50=17 nmol/L,hACC2 IC50=11 nmol/L;lgD=1.8;CLint<8 mL·min-1·kg-1)和化合物5(PF-1027)(hACC1 IC50=7.0 nmol/L,hACC2 IC50=6.9 nmol/L)，在提高抑制活性的同時，很大程度上降低了該化合物的固有清除率。將化合物4中的二氫吡喃酮部分替代為螺內(nèi)酰胺，并對右側(cè)羧酸取代基進行優(yōu)化，得到化合物6(hACC1 IC50=10 nmol/L,hACC2 IC50=4 nmol/L;iv 1 mg/kg CLint=1.7 mL·h-1·kg-1,F=71%)。該化合物與ACC的結(jié)合方式及位點與CP-640186完全相同。以化合物4為例，通過共晶(PDB：4WYO)可以發(fā)現(xiàn)化合物與酶的作用位點位于ACC二聚體的夾縫中間，并與氨基酸Gly1958和Glu2026存在關(guān)鍵氫鍵作用力(圖2[29])。

圖2化合物4與ACC CT域的結(jié)合共晶結(jié)構(gòu)

此后，在2010-2015年期間，Pfizer公司對螺苯并二氫吡喃酮類ACC抑制劑的二氫吡喃酮部分進行了結(jié)構(gòu)拓展，并進行了多篇專利保護，代表化合物7～10,酶抑制活性的IC50均小于100 nmol/L。其中化合物7(PF-05175157)(hACC1 IC50=98 nmol/L,hACC2 IC50=45 nmol/L)于2015年1月被推上臨床，現(xiàn)處于臨床Ⅰ期研究中，主要用于2型糖尿病的治療研究[28]。此外，2017年11月，Pfizer公司公開了化合物11(PF-06423264)(螺環(huán)類似物，結(jié)構(gòu)未知)的臨床Ⅰ期和化合物12(PF-05221304)(螺環(huán)類似物，結(jié)構(gòu)未知)的臨床Ⅱ期試驗進程，分別用于痤瘡和肝臟、膽管相關(guān)疾病的治療研究；且化合物12被FDA給予綠色通道，以加速其用于NASH的臨床研究進程，但化合物11因用于治療痤瘡失敗，已被從臨床試驗撤回。Pfizer公司尚未公開這兩個化合物的任何藥理或臨床數(shù)據(jù)。值得注意的是，該類化合物的臨床試驗表明，受試者血漿中三酰甘油的水平明顯高于對照組，其機制尚不明確，可能與ACC CT域的結(jié)合抑制有關(guān)[29]。

圖3 ND-022、Soraphen A與hACC2 BC域結(jié)合的共晶結(jié)構(gòu)(ND-022：綠；Soraphen A :粉)

2.2 Nimbus Therapeutics公司

2013年，Nimbus公司參照Soraphen A與ACC的結(jié)合位點以及作用方式，通過計算機高通量篩選得到先導(dǎo)化合物13(ND-022)(hACC1 IC50=3.9 μmol/L,hACC2 IC50=6.6 μmol/L)；共晶顯示(圖3[30])，ND-022與Soraphen A都結(jié)合在ACC BC域，結(jié)合位點重疊。研發(fā)人員在化合物13結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進行藥物設(shè)計，優(yōu)化分子與蛋白之間非共價結(jié)合作用力，運用生物電子等排進行元素替換以期獲得良好的類藥性質(zhì)，從而得到化合物14(ND-630，NDI-010976，GS-0976，hACC1 IC50=6.1 nmol/L;hACC2 IC50=2.1 nmol/L)；這是第1個結(jié)合于BC域、且表現(xiàn)出優(yōu)異活性和良好類藥性質(zhì)的小分子ACC抑制劑[30]。該化合物在HepG2細胞水平能有效抑制脂肪酸從頭合成(IC50=66 nmol/L)；正常大鼠灌胃給藥實驗中，可明顯降低丙二酰輔酶A的含量(ED50=1.5 mg/kg)；在SD大鼠灌胃給藥實驗中，可明顯降低呼吸熵(respiratory quotient,RQ)和脂肪酸的合成(ED50=0.14 mg/kg)；在由高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖大鼠為期28 d灌胃給藥實驗中，可明顯降低胰島素含量、提高胰島素敏感性、降低肝臟和血液中三酰甘油和膽固醇的水平，且并未發(fā)現(xiàn)明顯的丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平的改變或肝質(zhì)量減輕[31]?；衔?4最先由Nimbus公司于2014年推向臨床，用于NASH的治療。隨后2016年，鑒于治療NASH的藥物缺乏以及臨床Ⅰ期療效顯著，美國FDA給予綠色通道，以期加速審批和臨床試驗。

與此同時，Nimbus公司又推進了化合物15(ND-646，hACC1 IC50=3.5 nmol/L;hACC2 IC50=4.1 nmol/L)和16(ND-654，hACC1 IC50=3 nmol/L;hACC2 IC50=8 nmol/L)分別在腫瘤領(lǐng)域，尤其是非小細胞肺癌(NSCLC)和肝癌的臨床研究中。研究證明，化合物15可以明顯降低脂肪酸合成從而抑制NSCLC細胞的生長遷移和異種移植或通過基因突變致癌小鼠體內(nèi)腫瘤的生長，且在為期4周的100 mg/kg大劑量灌胃給藥情況下并未表現(xiàn)出明顯的不良反應(yīng)[32]；該化合物同樣由Nimbus公司于2017年推向臨床研究，主要用于非小細胞肺癌的治療?；衔?6主要用于原發(fā)性肝癌(hepato-cellular carcinoma，HCC)的實驗研究，研究證明化合物16是一種新型、肝臟特異性的ACC抑制劑，其模擬ACC磷酸化的效應(yīng),抑制從頭脂肪酸合成(DNL)和HCC的發(fā)展；同時證明了與激酶抑制劑索拉非尼聯(lián)用能有效降低HCC的發(fā)生，并提高大鼠的存活率。這些數(shù)據(jù)表明，化合物16可能對治療HCC患者有價值，特別是對HCC的S2亞型患者[33]。

2013-2017年期間，Nimbus公司先后公開了10篇專利，對該類化合物的母核結(jié)構(gòu)進行了廣泛拓展與保護，其所涉及母核結(jié)構(gòu)種類多達128個。蛋白共晶(5KKN)顯示，化合物ND-646同樣結(jié)合于ACC的BC域，與AMPK磷酸化ACC的作用位點完全相同，且與Soraphen A(PDB：1W96)類似。

2.3 Gliead公司

2016年4月，Gliead公司以12億美元的交易金額收購了Nimbus Therapeutics全資子公司Nimbus Apollo及其旗下在研乙酰輔酶A羧化酶抑制劑的項目，其中就包括化合物14(ND-630，GS-0976)，這勢必進一步拓展了該公司在非酒精性脂肪肝炎、原發(fā)性肝癌等在內(nèi)的肝臟疾病研發(fā)管線[34]。在一隨機雙盲試驗(臨床Ⅰ期)中，通過持續(xù)10 h給30名(分為3組，每組10人)輕微肥胖的健康受試者口服灌注果糖(劑量：每30分鐘150 mg/kg)，使受試者體內(nèi)脂肪合成速率高出正常水平30.9%，之后分別按照劑量20，50，200 mg/kg口服給藥后，受試者體內(nèi)脂肪合成分別減少70%、85%、104%，表現(xiàn)出明顯的劑量依懶性，且在200 mg/kg高劑量口服給藥時，受試者亦表現(xiàn)出良好的耐受性[35]。

為了評估化合物14作為ACC抑制劑在肝臟中的安全性和有效性，2018年7月27日，研究人員公布了一項針對NASH患者的臨床Ⅱ期隨機安慰劑對照實驗[36]，分析了來自126例肝脂肪變性至少8%的患者數(shù)據(jù)。從2016年8月8日到2017年7月18日，患者被隨機分配到GS-0976 20 mg組，GS-0976 5 mg組和安慰劑組，持續(xù)給藥12周。研究人員評估肝脂肪變性、硬度、血清纖維化標(biāo)志物和血漿代謝組學(xué)的標(biāo)志物的測量值,結(jié)果顯示，給予化合物1420 mg組中48%的患者、GS-0976 5 mg 組中23%的患者和安慰劑組中15%的患者磁共振成像評估質(zhì)子密度脂肪分數(shù)(MRI-PDFF，PDFF 反應(yīng))至少相對減少30%；磁共振彈性成像測量的硬度變化在各組之間沒有差異，但將化合物14以20 mg/kg的劑量給予患者時，發(fā)現(xiàn)纖維化標(biāo)志物(金屬蛋白酶1)呈現(xiàn)劑量依賴性降低的現(xiàn)象。在將GS-0976以20 mg/kg的劑量給予患者時，酰基肉堿的血漿濃度也降低。這些數(shù)據(jù)證明，化合物14是安全的，但在給予化合物14的患者中觀察到血清三酰甘油水平的平均值相對增加11%和13%。研發(fā)人員需要更深入地評估化合物14在NASH患者中的安全性和有效性。

2.4 Bayer公司

早在2002年，Bayer公司就曾公開過兩篇ACC抑制劑的專利，其用途主要用作殺蟲劑或者除草劑。鑒于近些年ACC抑制劑在代謝性疾病以及腫瘤方面的突出作用和快速研發(fā)進展，2012-2014年期間，Bayer公司連續(xù)公開4項專利，進一步保護與之前專利具有類似結(jié)構(gòu)類型的ACC抑制劑，其用途涉及脂肪肝、肥胖、糖尿病、高脂血癥以及腫瘤等，代表化合物為17～22。2016年，Bayer公司在Oncotarget雜志上發(fā)表了一篇ACC抑制劑的研究性文章，其中，化合物BAY ACC001(21)(hACC1 IC50=0.278 μmol/L,hACC2 IC50=2.59 μmol/L;在MCF-7細胞系中，抑制丙二酸單酰輔酶A生成的IC50為62 nmol/L)和BAY ACC002(22)(hACC1 IC50=0.1 μmol/L,hACC2 IC50=1.38 μmol/L;在MCF-7細胞系中，抑制丙二酸單酰輔酶A生成的IC50為32 nmol/L)主要通過抑制活性配體的棕櫚化，從而發(fā)揮調(diào)控WNT和Hedgehog信號通路的作用，后者在諸多腫瘤如胰腺癌、宮頸癌以及肺癌中有異常表達[37]。該類化合物并未明確作用于ACC的位點或結(jié)合方式，且未見進一步研發(fā)報道。

2.5 Takeda公司

Takeda公司有關(guān)ACC抑制劑的研發(fā)主要集中在兩類結(jié)構(gòu)。首先，Takeda公司以化合物2(CP-640186)為先導(dǎo)化合物，參照其與ACC的CT域的結(jié)合方式，設(shè)計兩條改造思路：(1)適當(dāng)調(diào)整嗎啉酰胺鍵的伸展方向，以期加強酰胺羰基與Gly2162的氫鍵作用力；(2)在保持分子與Glu2230氫鍵作用的前提下，替換蒽環(huán)、增加氫鍵供體，以期可能形成新的氫鍵作用力以增強分子與蛋白的親和力[38]。研發(fā)人員設(shè)計合成了具有螺內(nèi)酯母核的ACC抑制劑，如化合物23(hACC1 IC50=32 nmol/L,hACC2 IC50=43 nmol/L;CLint=230 mL·min-1·mg-1;lgD=3.01)，抑制活性較先導(dǎo)化合物CP-640186有了很大的提高。后續(xù)代謝試驗中發(fā)現(xiàn)螺內(nèi)酯類化合物具有較高的親脂性和和肝微粒體清除率，故將螺內(nèi)酯代替為螺內(nèi)酰胺得到化合物24(hACC1 IC50=120 nmol/L，hACC2 IC50=18 nmol/L;CLint=66 mL·min-1·mg-1;lgD=2.61)，將苯并噻吩部分代替為吡啶并噻吩得到化合物25(hACC1 IC50=78 nmol/L,hACC2 IC50=14 nmol/L;CLint=79 mL·min-1·mg-1;lgD=2.49)，在保持ACC抑制活性的同時，親脂性和肝微粒體清除率皆有相當(dāng)程度的改善[39]。

隨后，Takeda公司又相繼開發(fā)了螺吡唑烷二酮類ACC抑制劑，如化合物26(hACC1 IC50=120 nmol/L,hACC2 IC50=20 nmol/L;CLint=12 mL·min-1·mg-1;lgD=2.03)。值得注意的是，研發(fā)人員在共晶結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)化合物苯并噻吩環(huán)的7′位附近有一個由Glu2236、Lys1967、Ala1964等氨基酸組成的狹小口袋，于是在7′位引入甲氧基得到化合物27(hACC1 IC50=21 nmol/L,hACC2 IC50=4.9 nmol/L;CLint=35 mL·min-1·mg-1;lgD=2.33)；該化合物不僅活性有了相當(dāng)大的提高，且在SD大鼠灌胃或注射給藥實驗中，表現(xiàn)出良好的藥代動力學(xué)性質(zhì)；在Wistar肥胖大鼠灌胃給藥實驗中，可劑量依賴性地增加脂肪酸氧化和抑制脂肪酸合成[40]。該類化合物自2007-2009年期間公開了4項專利，至今未見后續(xù)報道。

此外，在2010-2013年期間，Takeda公司公開了3篇專利，用以保護具有單環(huán)或二環(huán)結(jié)構(gòu)特征的ACC抑制劑。隨后于2015-2016年Takeda公司進一步拓展了該類化合物的專利保護范圍。該類化合物的特點在于選擇性抑制ACC1，而ACC1在腫瘤細胞中的表達遠高于ACC2[32]，Takeda公司也著重對該類化合物進行了抑制腫瘤活性方面的構(gòu)效關(guān)系研究。研發(fā)人員以具有2-氮雜環(huán)丁基-1，3-苯并唑結(jié)構(gòu)特征的化合物28(在濃度為10 μmol/L 時，對hACC1的抑制率為48%，對hACC2的抑制率為22%)為先導(dǎo)化合物，分別在左側(cè)苯環(huán)及其取代基、中間連接鏈、右側(cè)母核并雜環(huán)部分進行了構(gòu)效關(guān)系研究，依次得到的代表性化合物為29(hACC1 IC50=220 nmol/L,hACC2 IC50>10 mmol/L)、30(hACC1 IC50=23 nmol/L,hACC2 IC50=5 800 nmol/L)、31(hACC1 IC50=230 nmol/L,hACC2 IC50>10 000 nmol/L)、32(hACC1 IC50=5.3 nmol/L,hACC2 IC50>10 000 nmol/L)；其中活性最好的是化合物32(hACC1 IC50=5.3 nmol/L,hACC2 IC50>10 000 nmol/L；在pH為6.8的條件下，其溶解度小于0.21 μg/mL；對細胞色素P450酶系兩個亞型CYP2C8和CYP2C9的抑制率分別為82.7%和89.9%)。

之后，在化合物32的基礎(chǔ)上，研發(fā)人員希望在保持活性和選擇性的同時，通過減少化合物中芳香環(huán)數(shù)量來改善其溶解性和降低對肝藥酶(cytochrome P450,CPY)(10 μmol/L)的抑制活性，得到化合物33和34。然后以二者中較優(yōu)的化合物34為基礎(chǔ)，用醚鏈替代34中的烷基連接鏈，得到化合物35，為進一步改善單環(huán)唑類化合物的溶解性，將化合物35中間部分的苯環(huán)替換為吡啶環(huán)，將右側(cè)乙酰胺部分替換為脲基，得到化合物36，極大的增強了對ACC和細胞的抑制活性，并取得了極好的選擇性。后續(xù)研究表明，該化合物具有較低的肝微粒體清除率(hCLint=47 μL·min-1·mg-1;rCLint=16 μL·min-1·mg-1)和良好的代謝穩(wěn)定性，并未發(fā)現(xiàn)明顯的CPY抑制活性，且在正常小鼠給藥實驗(0.1 mg/kg,iv;1 mg/kg,po)都有優(yōu)異的生物利用度(F=82.9%)；在HCT116異種移植小鼠模型灌胃給藥(單次，30 mg/kg,16 h)實驗中，化合物36可持續(xù)有效地抑制丙二酰輔酶A的合成[41]。目前，該類化合物大多處于生物活性測試階段，暫時未見更新報道。

2.6 Taisho公司

2009年，Taisho公司報道了一類ACC雙重抑制劑[42]，該類化合物同樣是以化合物2(CP-640186)為先導(dǎo)化合物，將蒽環(huán)替換為2,6-二芳基吡啶，如化合物37(hACC1 IC50=101 nmol/L,hACC2 IC50=23 nmol/L)，將2,6-二芳基吡啶替換為苯并噻吩脲得到化合物38。將化合物38中的哌啶上的乙?；鎿Q為Boc,得到化合物39(hACC1 IC50=24 nmol/L,hACC2 IC50=79 nmol/L)，抑制活性有所增強，且在HepG2細胞水平可有效的抑制脂肪酸的合成。為了提高Boc基團的穩(wěn)定性，進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到化合物40(hACC1 IC50=192 nmol/L,hACC2 IC50=95 nmol/L)，且該化合物在HepG2細胞水平能有效促進脂肪酸氧化(EC50=370 nmol/L)、抑制脂肪酸合成(IC50=60 nmol/L)；通過為期12 d高糖飲食誘導(dǎo)的SD大鼠每天兩次劑量(3～10 mg/kg)灌胃給藥實驗顯示，化合物40可明顯降低肝臟以及血漿中三酰甘油的含量[43]。該類化合物至今未見更新報道。

2.7 Sanofi-Aventis/Amgen/Boehringer Ingelheim/Shionogi公司

鑒于這4家公司報道的ACC抑制劑結(jié)構(gòu)類型相近，且相關(guān)專利和文獻也較少，至今未見更新研究進展，故而一并列述。

2010年，Sanofi-Aventis公司首先經(jīng)過高通量篩選，得到化合物41(hACC2 IC50=630 nmol/L)，該化合物只表現(xiàn)出微弱的ACC2抑制活性。進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到42(hACC1 IC50=190 nmol/L,hACC2 IC50=30 nmol/L;rACC1 IC50=170 nmol/L,rACC2 IC50=400 nmol/L)；該化合物在Wistar大鼠體內(nèi)表現(xiàn)出良好的藥代動力學(xué)性質(zhì)；此外，Wistar大鼠被灌注三酰甘油的同時，按50 mg/kg劑量灌胃給藥可以有效促進大鼠體內(nèi)脂肪酸氧化；通過給Zucker Diabetic Fatty(ZDF)大鼠每天按劑量30 mg/kg 灌胃給藥實驗證實，該化合物也可以有效降低三酰甘油水平[44]。

2013年，Amgen公司經(jīng)過高通量篩選得到先導(dǎo)化合物43(hACC1 IC50=4.28 μmol/L,hACC2 IC50=0.841 μmol/L)，進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到化合物44(hACC1 IC50=1.46 μmol/L,hACC2 IC50=0.126 μmol/L)，為降低化合物44的親脂性和改善類藥性質(zhì)[45]，以哌嗪環(huán)替換中間苯環(huán)，得到45(hACC1 IC50=4.58 μmol/L,hACC2 IC50=0.037 μmol/L)，雖然抑制活性有所提高，但該化合物在SD大鼠給藥實驗中代謝性質(zhì)較差、生物利用度較低[iv (2 mg/kg)CLint=2.6 L·h-1·kg-1；po(5 mg/kg)cmax=380 nmol/L,AUC=291 ng·h/mL,F=17%]，故而研發(fā)人員集中對結(jié)構(gòu)中易代謝位點進行優(yōu)化，得到化合物46(hACC1 IC50=193 nmol/L,hACC2 IC50=54 nmol/L;mACC1 IC50=427 nmol/L,mACC2 IC50=89 nmol/L)，該化合物不僅體外及小鼠體內(nèi)酶活優(yōu)異，且在SD大鼠[iv (2 mg/kg)CLint=0.68 L·h-1·kg-1；po(5 mg/kg)cmax=1 200 nmol/L,AUC=2485 ng·h/mL,F=34%]和C67BL6小鼠[iv(2 mg/kg)CLint=0.21 L·h-1·kg-1；po(5 mg/kg)cmax=5 800 nmol/L,AUC=8 880 ng·h/mL,F=46%]給藥實驗中均表現(xiàn)出良好的藥物代謝性質(zhì)[46]。

Boehringer Ingelheim 公司于2013年前后公開了4篇ACC抑制劑的相關(guān)專利。專利只報道了化合物對ACC2的抑制活性，代表化合物47～50。

Shionogi公司在2018年發(fā)現(xiàn)新的烯烴衍生物，作為具有體內(nèi)功效的選擇性乙酰CoA羧化酶2抑制劑[47]。Shionogi公司基于Abbott公司報道的專一性的ACC2抑制劑51(A-908292)(hACC2 IC50=38 nmol/L,hACC1 IC50>30 000 nmol/L)結(jié)構(gòu)特點，將炔烴替換為烯烴，得到化合物52(hACC2 IC50=66 nmol/L,其選擇性高于hACC1 809倍；CYP2C9 IC50=4.4 μmol/L)成功規(guī)避了化合物51在麻醉大鼠中表現(xiàn)的嚴重癲癇和心血管危險因素，但該化合物抑制活性和選擇性都明顯下降。進一步結(jié)構(gòu)改造修飾得到化合物53(hACC2 IC50=1.9 nmol/L,其選擇性高于hACC1 1 026倍；CYP2C9 IC50=13 μmol/L)，該化合物53在C57BL/6鼠體內(nèi)PK實驗中顯示出低的血漿清除率和較高的生物利用度(0.2 mg/kg,iv,2.5 mg/kgpo;CLtot=0.354 mL·min-1·kg-1,F=83.5%)，并且明顯減少在該種鼠的骨骼肌中丙二酰輔酶A的水平(與對照相比，分別在1.0和2.5 mg/kg下有20%和41%丙二酰輔酶A生成減少)。目前，該化合物進一步的相關(guān)研究仍在進行中。

2.8 AstraZeneca公司

2010年，AstraZeneca公司研發(fā)團隊以化合物2(CP-640186)為先導(dǎo)化合物設(shè)計了兩條改造思路：(1)以其他芳環(huán)，如萘環(huán)、2-苯基喹啉、2-哌嗪喹啉等代替蒽環(huán)；(2)以環(huán)己基甲基芳磺酰胺替換化合物2中的4-哌啶基哌啶，試圖在保留相似的空間構(gòu)象的同時，維持與Gly2162和Glu2230的關(guān)鍵氫鍵作用，代表化合物如54～56。該類化合物雖在結(jié)構(gòu)上有所突破，但ACC抑制活性有所下降，可能原因是脂肪鏈狀Boc未能有效的與Glu2230形成穩(wěn)固的氫鍵作用。且后續(xù)關(guān)于此類化合物的共晶顯示，類似化合物2結(jié)構(gòu)中4-哌啶基哌啶的特定空間構(gòu)象對于活性的保持不可或缺，之后Pfizer研發(fā)的螺苯并二氫吡喃酮類ACC抑制劑也證實了這一觀點[21]。該類化合物至今未見更新報道。

2.9 其他類

除上述ACC小分子抑制劑外，Haselkorn等[48]曾于2010年篩選得到兩個化合物57(hACC1 IC50not determined;hACC2 IC50=2.8 μmol/L)和化合物58(hACC1 IC50=23 μmol/L,hACC2 IC50=22 μmol/L)，只表現(xiàn)出微弱的ACC抑制活性，且之后再無更新報道。

2004年，Jump等[49]報道了具有大環(huán)內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物59(Soraphen A)(hACC1 IC50<5 nmol/L;hACC2 IC50<5 nmol/L)表現(xiàn)出較好的ACC抑制活性，其抑制機制是阻礙ACC單體的二聚化，這也是第1個明確作用于BC域的ACC抑制劑。Nimbus正是以該化合物為先導(dǎo)化合物進行高通量篩選，并結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到ND-630。但該化合物經(jīng)后續(xù)藥理實驗證明具有嚴重的生物致畸性和藥物代謝性質(zhì)差的缺點，隨即終止研發(fā)，未見更新報道。

3 展 望

ACC作為一個傳統(tǒng)靶點,近年來隨著腫瘤、代謝性疾病研究的興起，使該靶點獲得重生。如今，全球有關(guān)ACC抑制劑的在研小分子化合物結(jié)構(gòu)種類廣泛而且研究機構(gòu)頗多(如Pfizer、Nimbus Therapeutics以及Gilead等研發(fā)公司)。盡管目前尚無此靶點藥物上市，但其作為脂肪酸合成的關(guān)鍵酶和限速酶，其抑制劑在治療代謝性疾病如肥胖、2型糖尿病、非酒精性脂肪肝病、高脂血癥以及腫瘤等方面發(fā)揮著重要作用。目前ND-630(GS-0976)和PF-05221304均已處于臨床Ⅱ期試驗研究中；且有多個小分子化合物處于生物活性測試階段，給藥效果顯著。如果以ACC為靶點的抗代謝性疾病或抗腫瘤藥物能夠研發(fā)成功，必將會為患者帶來福音。