Cheng Wang, Lailiang Qu, Shang Li, Fucheng Yin, Limei Ji, Wan Peng, Heng Luo, Dehua Lu, Xingchen Liu, Xinye Chen, Lingyi Kong*, and Xiaobing Wang*, Discovery of First-in-Class Dual PARP and EZH2 Inhibitors for Triple-Negative Breast Cancer with Wild-Type BRCA, Journal of Medicinal Chemistry, 2021, 64: 12630-12650. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.1c00567. IF：7.446
the woman and the maze
合成致死（Synthetic lethality）是比较先进的一种治疗癌症的策略和方法，BRCA与PARP为一对合成致死对，本研究中通过引入EZH2抑制剂片段，使PARP抑制剂对BRCA野生型细胞敏感，从而间接达到合成致死效应，这也是该研究的一个关键的创新。
https://www.x-mol.com/news/695445
一媒体对我们的工作进行了解读
https://mp.weixin.qq.com/s/QgOipmi4LzZTCfCskQNHvg
2021年8月29日，药物化学TOP期刊 Journal of Medicinal Chemistry杂志报道中国药科大学中药学院孔令义、王小兵等最新研究成果，研究人员设计了一系列PARP和EZH2双重抑制剂，其中最有希望的化合物5a对PARP-1和EZH2有良好的抑制活性，对野生型BRCA的三阴性乳腺癌TNBC细胞也有较好的抑制作用。5a有望作为一种一流的双重PARP和EZH2抑制剂，成为治疗TNBC的潜在候选药物。
Cheng Wang, Lailiang Qu, Shang Li, Fucheng Yin, Limei Ji, Wan Peng, Heng Luo, Dehua Lu, Xingchen Liu, Xinye Chen, Lingyi Kong*, and Xiaobing Wang*, Discovery of First-in-Class Dual PARP and EZH2 Inhibitors for Triple-Negative Breast Cancer with Wild-Type BRCA, Journal of Medicinal Chemistry, 2021, 64: 12630-12650. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.1c00567.
乳腺癌(BC)是世界上和女性中最常见的癌症之一，乳腺癌在2018年全球发病率排名第二，仅次于肺癌。
2018年全球、美国和中国发病前十名的癌症
三阴性乳腺癌(Triple negative breast cancer, TNBC)则是乳腺癌中最为棘手的一类，TNBC以缺乏ER（雌激素受体）、PR（孕激素受体）和HER-2（人表皮生长因子受体-2）表达为特征，占所有乳腺癌的15%，占所有乳腺癌(BC)相关死亡的25%。
一例三阴性乳腺癌病理诊断
TNBC对内分泌治疗及抗HER-2靶向治疗反应较差，与其他亚型的乳腺癌相比可选择治疗方案有限，同时由于其高转移性能，因此TNBC对临床治疗构成巨大的挑战。因为巨大的临床需求未被满足，当下TNBC治疗领域的研究热度不减。
接下来，再了解一下“协同致死”这个概念。早在2005年，首次发现乳腺癌和其他癌症中的高频突变基因 BRCA1和BRCA2 与 PARP1 之间的协同致死效应。
PARP 是一种广泛存在于真核细胞的多功能蛋白质翻译后修饰酶。在哺乳动物细胞内，PARP 家族拥有 17 个成员，而参与 DNA 损伤修复过程的成员只有 PARP1、PARP2 和 PARP3 3 个，其中 PARP1是参与 DNA 修复过程的主要成员。
PARP1的结构和功能特征
而当 PARP 功能受损或被抑制时，DNA单链断裂持续存在，易导致复制叉的停顿和 DNA 双链断裂，于是出现受损的 DNA 复制物并逐步积累，最终可导致复制叉崩溃，细胞无法正常复制。不过细胞内的另外一套修复系统，如 抑癌基因BRCA1/2 所介导的同源重组途径，可以修复 DNA损伤、维持染色体的稳定。
部分生殖细胞系肿瘤患者携带 BRCA1/2 突变基因，也就是说存在BRCA1/2缺陷，相应的也就缺乏代偿机制，PARP 功能受损或被抑制时 ，肿瘤细胞也就无法修复 DNA 损伤，最终导致细胞死亡。
目前全球共有6款多腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）抑制剂上市，按照首次上市时间分别为奥拉帕利、卢卡帕利、尼拉帕利、他拉唑帕尼、氟唑帕利（恒瑞）和帕米帕利（百济神州）。
然而，大约80%的TNBC患者没有BRCA突变，化疗是这些患者唯一的选择。因此，针对没有BRCA突变的TNBC患者，开发一种针对PARP及其合成致死伙伴BRCA的双重抑制剂是一种巨大的挑战，但是，这个挑战也并非完全没有可能，因为在没有BRCA突变的TNBC患者中，BRCA可能会受到其他途径的干扰。
最近的研究表明，EZH2抑制剂可以增加野生型BRCA细胞对PARP抑制剂的敏感性。
果蝇zeste基因増强子的人类同源物2( EZH2)基因位于人类染色体7q35上，EZH2基因可编码一种名为组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶的生物酶，EZH2是PRC2的主要催化亚基，可催化组蛋白H3的第27位氨基酸K27发生三甲基化(H3K27Me3)。
PRC2的组成和EZH2的结构域（来源：参考4）
EZH2在许多癌症中过度表达，包括乳腺癌和前列腺癌。在乳腺癌中，EZH2 已被确定为疾病发展和进展的主要驱动因素，并且 EZH2 的高表达水平与不良预后相关。
中国药科大学中药学院研究人员推测，一旦BRCA+、HR+和CARM1高表达细胞中的EZH2被抑制，TNBC对PARPis的敏感性就会增强，因此PARP和EZH2双重抑制剂就有可能对BRCA野生型的TNBC产生抑制，进而发挥抗肿瘤活性。
为此，研究人员设计了一系列PARP和EZH2双重抑制剂，其中最有希望的化合物5a对PARP-1和EZH2有较好的抑制活性，对野生型BRCA的MDA-MB-231(IC(50)=2.63μM)和MDA-MB-468(IC(50)=0.41μM)细胞也有较好的抑制作用。
PARP-1和EZH2双重抑制剂5a(来源：参考5)
对接研究表明，最具生物活性的化合物5a中的乙酰基与PARP-1的Arg878残基形成了额外的氢键，这可能是5a对PARP-1具有比奥拉帕利更好的抑制活性的原因。此外，研究人员发现 5a 占据了 EZH2 的活性口袋，并且 5a 的预测结合模式实际上可以叠加在活性口袋中复杂结构的配体上。
(A) 5a（绿色）和 olaparib（黄色）与 PARP-1对接叠加；（B）5a（绿色）和 PF06821497（黄色）与 EZH2的对接模型的叠加。（来源：参考5）
与已上市的PARP抑制剂奥拉帕利相比，5a对这两种细胞的生长抑制活性分别提高了约15倍和80倍，甚至比奥拉帕利和tazemetostat/GSK126（EZH2抑制剂）联合使用的效果更好。
(A)四种关键细胞蛋白的表达水平。(B)单独或与PARP和EZH2抑制剂联合处理的MDA-MB-231细胞的细胞存活率。(C)单独或与PARP和EZH2抑制剂联合处理的MDA-MB-468细胞的细胞存活率。5a对(D)MDA-MB-231和(E)MDA-MB-468细胞BRCA1、BRCA2、EZH2和CARM1相对表达水平的影响。用5a或溶媒对照处理细胞48h，Western blot检测BRCA1、BRCA2、EZH2和CARM1的表达水平。数据代表了三个独立的实验。
（来源：文献5）
研究还发现，5a可诱导肿瘤细胞自噬死亡，对正常细胞损伤较小。
因此，5a作为一种一流的双重PARP和EZH2抑制剂，有望成为治疗TNBC的潜在候选药物。
参考：
1.聚焦三阴性乳腺癌：JMC报道一种高效VEGFR3-TKI及其对TNBC潜在治疗作用（点击查看）
2.奥拉帕利、尼拉帕利、氟唑帕利等PARP抑制剂的“协同致死”原理！（点击查看）
3.武萍萍[1], 陶然[3], 彭攸[2],等. EZH2及DNMT1在三阴性乳腺癌中的表达及意义[J]. 解放军医学杂志, 2015, 40(1):50-55.
4.Simon J A , Lange C A . Roles of the EZH2 histone methyltransferase in cancer epigenetics.[J]. Mutat Res, 2008, 647(1-2):21-29.
5.Cheng Wang, Lailiang Qu, Shang Li, Fucheng Yin, Limei Ji, Wan Peng, Heng Luo, Dehua Lu, Xingchen Liu, Xinye Chen, Lingyi Kong*, and Xiaobing Wang*, Discovery of First-in-Class Dual PARP and EZH2 Inhibitors for Triple-Negative Breast Cancer with Wild-Type BRCA, Journal of Medicinal Chemistry, 2021, 64: 12630-12650. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.1c00567