蛋白酪氨酸磷酸酶SHP1选择性别构激活剂的发现及抗血液肿瘤活性研究

Anti-tumor research requires new treatment strategies and development of new drugs. Targeting tumor suppressors is promising and challenging, different from the current mainstream targeting of proto-oncogene strategies. Here, the allosteric regulation strategy was used to carry out the tumor suppressor gene tyrosine phosphatase SHP1 high selectivity activator discovery and anti-tumor activity study. A molecular level high throughput screening system targeting full SHP1 was established, and more than 300,000 compounds were screened. There were 14 structurally diverse compounds that showed good selectivity against SHP1 PTP domain of and SHP2 full length ,after screening, re-screening, dose-dependent and selective experiments. The aim of this project is to further improve the structure-activity relationship, to find compounds with better activity and selectivity, and to study the activity and mechanism of the compounds against Bcr-Abl fusion CML and FLT3 mutant AML cells at the cellular level ; And the overall animal level anti-Bcr-Abl fusion CML and FLT3 mutant AML ability, to find high selectivity, tumor inhibition effect of candidate compounds for SHP1 as the target of anti-leukemia to provide a new material basis, for targeting tumor suppressors drug research to provide new ideas.

抗肿瘤研究亟需新治疗策略，研发新药物。激活抑癌基因区别于目前主流的靶向抑制原癌基因策略，极具前景和挑战性。我们拟以抑癌基因蛋白酪氨酸磷酸酶SHP1为研究对象，采用别构调节策略开展SHP1高选择性激活剂的发现与抗肿瘤活性研究。前期已建立全长SHP1分子水平高通量筛选体系，完成大于30万化合物的高通量筛选，并通过初筛、复筛、剂量依赖以及选择性实验获得对SHP1的PTP结构域和SHP2全长均无激活作用的14个结构多样化合物。本项目拟在良好工作基础上，进一步开展构效关系优化，发现活性和选择性更好的化合物；并在细胞水平上研究化合物抗Bcr-Abl融合型CML和FLT3突变型AML细胞活性与作用机制；以及整体动物水平抗Bcr-Abl融合型CML和FLT3突变型AML能力，发现选择性高、抑瘤效果强的候选化合物，为针对SHP1为靶标的抗白血病提供新物质基础，为靶向抑癌基因的抗肿瘤药物研究提供新思路。

蛋白酪氨酸磷酸酶广泛参与多种疾病的发生发展。但因其结构特点，该家族一直被贴上“不可成药”的标签。SHP1是蛋白酪氨酸磷酸酶家族一员，在淋巴瘤、白血病等血液性肿瘤中扮演抑癌基因的角色。现已有部分天然产物或激酶抑制剂具有激活SHP1活性发挥抗肿瘤作用，但多数存在选择性差、药理学活性温和、作用机制及调控模式不明等问题。迄今为止，靶向SHP1的抗肿瘤药物开发进展缓慢。国家化合物样品库存储的化合物种类丰富、结构多样。本研究希望通过这些化合物的不同化学空间去寻找SHP1的生物学空间，另外发现结构新颖、安全有效的靶向调控SHP1的小分子激活剂，并评价其对DLBCL抗肿瘤活性，药理学活性及其作用机制。.首先，我们通过分子生物学技术获得高纯度融合了GST标签的SHP1重组蛋白。再利用小分子DiFUMP为底物，建立高通量筛选评价体系。获得一类结构新颖、作用机制新颖的SHP1别构激活剂，其具有负向调控STAT3通路，在细胞以及动物水平均具有抑制ABC-DLBCL肿瘤细胞生长活性。我们发现CD13对SHP2及其它几个代表性的酪氨酸磷酸酶均无明显激活作用,因此它是SHP1的特异性激活剂。其次，我们考察CD13对SHP1与底物之间的亲和力和催化效率的影响，结果显示随着CD13浓度增加，可以增加底物与SHP1的亲和力和SHP1对底物的催化效率。通过热位移测定法、微量热泳动和等温滴定量热法 我们证明CD13与SHP1存在相互作用。在小角X射线散射实验中，我们发现CD13可以显著改变SHP1空间构象。SHP1不同结构域的截短实验显示，CD13对SHP1的激活依赖N-SH2结构域，但是59位天冬氨酸突变后，激活效应依然存在。这一结果表明 CD13激活SHP1的方式不同之前报道的通过破坏WPD环的方式。CD13可以显著抑制SU-DHL2在NOD/SCID小鼠的皮下移植瘤中的生长。另外，本项目还资助了许多新化合物对其他磷酸磷酸酶的活性研究。

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