靶向BRD4-AMPK互作小分子化合物设计合成，结构优化和诱导三阴性乳腺癌自噬性细胞死亡分子机制研究

At present, there is no ideal therapeutic drugs for triple-negative breast cancer (TNBC), because it is still lacking of effective targets for TNBC targeted therapy. BRD4 has been emerged as a novel target for TNBC targeted therapy, but effective potency and drug resistance for BRD4 inhibitors remain elusive. Recent studies have suggested that autophagic cell death is closely associated with BRD4 inhibition for the treatment of TNBC. In our previous work, we first demonstrated the potential interaction between BRD4 and AMPK by integrating system biology, TCGA analysis and co-immunoprecipitation, which is very important for breast cancer treatment. After several rounds of screening, we discovered a lead compound FL-411 targeting the PPI of BRD4-AMPK that induced autophagic cell death and showed good anti-tumor effects in vivo. In this study, we proposed to carry out rational drug design and chemical modification based upon the lead compound FL-411, as well as illuminate its structure-activity relationship and improve its specificity and efficacy. This study will illustrate the molecular mechanisms of optimized compound, which would provide foundations for the functional research of BRD4-AMPK interaction in cancer therapy as well as the exploration of anti-TNBC drugs based on autophagic target.

三阴性乳腺癌（TNBC）由于缺乏内分泌和靶向治疗的有效靶标，目前还没有理想的治疗药物，BRD4是TNBC治疗领域中的新靶标之一，但效价和耐药性问题尚未解决。来自基础和临床医学的最新研究表明：细胞自噬性死亡在TNBC治疗领域与BRD4抑制关系密切。我们初期工作通过整合系统生物学TCGA分析，结合分子实验首次发现BRD4和AMPK存在直接相互作用，在自噬和TNBC治疗中具有核心调控作用，经过多轮筛选，发展了通过靶向BRD4-AMPK互作诱导TNBC自噬性死亡，并显示良好的抗肿瘤效果的先导化合物FL-411。在本研究中，拟将前期得到的FL-411进行合理药物设计和化学修饰，研究其构效关系，以提高其特异性有效性。优选后化合物通过靶向BRD4-AMPK诱导TNBC自噬性细胞死亡分子机制的阐述，可为BRD4-AMPK在肿瘤治疗领域中功能研究和进一步探索创新自噬相关靶点的抗TNBC的小分子药物奠定基础。

三阴性乳腺癌（TNBC）临床上缺乏内分泌和靶向治疗的有效靶标，目前没有理想的治疗药物。而自噬调节相关蛋白如AMPK、mTOR和ULK1的自噬功能及与乳腺癌的关系已逐渐被阐明。基于生物信息学分析和实验验证，我们证实了BRD4可能与AMPK等自噬蛋白相互作用，在TNBC耐药治疗领域功能重要，并发展了其小分子抑制剂。经过对先导化合物FL-411的优化，我们得到了BRD4的小分子抑制剂9f，可以阻断BRD4-AMPK相互作用，而激活AMPK-MTOR-ULK1调节的乳腺癌细胞自噬通路克服耐药。以上工作表明： BRD4与AMPK等参与调控乳腺癌自噬通路，被证实是TNBC的关键药物靶标。因此，本课题组围绕BRD4及自噬相关通路的功能机制，按计划进行了一系列小分子抑制剂研究：① CK2抑制BRD4-AMPK等的磷酸化是克服癌症治疗耐药的潜在策略。我们设计合成了一系列CK2和BRD4的双靶点抑制剂，最终化合物44e对BRD4和CK2均有抑制活性，体内外实验均显示了44e的抗TNBC活性。②基于BRD4与PARP1之间的合成致死效应，我们设计了BRD4和PARP1的双靶点小分子抑制剂。其中，化合物19d对BRD4和PARP1均显示活性。且19d可诱导乳腺癌细胞凋亡，体内抑制TNBC活性明显；③在已有构效关系的基础上，对靶向BRD4-PARP1的小分子抑制剂进一步优化，得到了化合物BP44，其能诱导同源重组修复缺陷促发合成致死效应，体内抑制肿瘤效果明显；④最后，我们还报道了一种新型AUTAC降解剂10f，可以通过激活自噬溶酶体途径诱导BRD4蛋白的降解，促使乳腺癌细胞凋亡，表现出潜在抗肿瘤效果。以上系列研究结果均表明，靶向BRD4与自噬通路小分子抑制剂在治疗TNBC中显示了良好前景，以上工作为开发全新BRD4的小分子抑制剂用于TNBC治疗提供了一定的研究思路和实验基础。.在本项目的资助下，项目负责人共标注发表论文 28 篇，其中以通讯作者在Med Res Rev, Chem Commun, J Med Chem，Acta Pharmaceutica Sinica B, Eur J Med Chem等本领域权威期刊上共发表了SCI论文 26 篇，申请专利4项，授权专利 2 项，项目执行期间获得国家优秀青年基金资助、中国药学会施维雅青年药物化学奖等、参加学术会议并做分会报告 4 次。