组蛋白甲基转移酶NSD3抑制剂的发现及其抗肺癌活性研究

Lung cancer is the most frequent cause of cancer-related deaths both in China and worldwide. Identification of novel targets and small molecular drugs against lung cancer would reduce morbidity and mortality in patients and improve the quality of life and symptoms of patients with lung cancer. Histone methyltransferase NSD3 have crucial roles in lung carcinogenesis, and have been recognized as a promising target for lung cancer therapy. In this application, we plan to identify a set of NSD3 inhibitors via virtual screening combined with bioassays. Here, compounds from ChemDiv library will be screened based on high throughput virtual screening, and the inhibitory activities will be examined in vitro followed by further conformation in NSCLC cells. Finally, the anti-tumor activity and relative mechanism of candidate inhibitors will be evaluated in NSCLC cells and corresponding xenograft models. These studies will facilitate further optimization and application for the development of novel NSD3 inhibitors.

肺癌是目前中国及全世界范围内发病率与死亡率最高的恶性肿瘤，发现新的抗肺癌治疗靶点及抗癌药物对降低死亡率、提高病人生存质量具有十分重要的意义。组蛋白甲基转移酶NSD3在肺癌的发生发展中发挥重要作用，是一个潜在的抗肿瘤靶标。本项目将采用计算机虚拟筛选结合实验的基本策略，致力于发现高活性的NSD3抑制剂。主要包括：构建计算机虚拟筛选评估模型，并针对ChemDiv库化合物进行筛选发现NSD3候选抑制剂；测定化合物在体外、细胞内的酶活性；结合细胞、动物实验系统评价化合物抗肺癌活性及作用机制。这些研究为新型NSD3抑制剂先导化合物的开发提供了实验依据，为基于NSD3的靶向抗肺癌药物的发现奠定了理论基础。

肺癌是目前中国及全世界范围内发病率与死亡率最高的恶性肿瘤，发现新的抗肺癌治疗靶点及抗癌药物对降低死亡率、提高病人生存质量具有十分重要的意义。组蛋白甲基转移酶NSD3在肺癌、乳腺癌等多个肿瘤中高表达，与肿瘤的发生发展具有强烈相关性，是一个潜在的抗肿瘤靶标。发现高活性的NSD3抑制剂对于新型癌症靶向药物的开发具有十分重要的意义。.在前期研究中通过筛选ChemDiv库化合物，我们发现多个抑制NSD3酶活性的化合物。在本项目中，针对这些化合物我们进行了进一步的优化，并最终获得一系列候选化合物，如化合物3，其体外酶学水平IC50 值为0.84 μM。通过表面等离子共振技术（SPR）确定该化合物与NSD3-SET蛋白的结合，并测定出其Kd值为5.51 μM。化合物3对其它组蛋白甲基转移酶的活性抑制效果一般，说明对NSD3具有高选择性。通过实验我们发现NSD3在非小细胞肺癌组织样本和细胞系中高表达。在非小细胞肺癌细胞系中，化合物3在纳摩尔水平上可有效抑制NSD3酶活性，减弱其底物H3K36me2水平，呈现出剂量依赖性和时间依赖性抑制。化合物3引起非小细胞肺癌细胞s期阻滞和细胞凋亡，抑制非小细胞肺癌细胞增殖。结合RNA-seq实验，我们发现三千多个NSD3酶活性相关下游基因和相应信号通路，并分析发现最重要的Hub基因，其中包括EGFR等。实验证明在非小细胞肺癌细胞中， NSD3通过其酶活性可直接调控EGFR表达水平。总体来说，这些研究将为新型NSD3抑制剂先导化合物的开发提供了实验依据，为基于NSD3的靶向抗肺癌药物的发现奠定了理论基础。