AbMole推荐—ChemBridge百万级化合物库奠定新型SIK2降解剂的发现

苏州大学的科研团队使用了ChemBridge 的化合物库进行筛选，成功发现了新型 SIK2 高效抑制分子 SIC‑19，该成果发表于相关领域的顶级期刊《Drug Resistance Updates》。

1. 研究背景

盐诱导激酶 2（SIK2）属于 AMPK 家族丝氨酸/苏氨酸激酶，在多种肿瘤中呈现异常高表达，并通过调控代谢重编程、细胞周期进程、细胞骨架动态及DNA损伤应答等关键生物学过程，参与肿瘤发生发展与耐药形成。尤其在卵巢癌模型中，SIK2的高表达与肿瘤侵袭、转移及耐受性的获得密切相关，因此被认为是极具潜力的干预靶点。

目前已报道的SIK2抑制剂如 ARN3236和ARN326主要以ATP竞争性结合的方式发挥作用，通过占据激酶口袋从而抑制酶活。然而在SIK2高表达的肿瘤细胞内，高浓度ATP与大量靶蛋白会形成底物竞争效应，显著削弱抑制剂的效果，同时易导致细胞产生耐受性。因此，传统的ATP竞争性抑制策略难以实现对SIK2高表达肿瘤的有效调控，开发具有新型作用机制的SIK2靶向分子具有重要的科学价值与应用前景。

在该论文中实验人员以 SIK2 为靶点，采用计算机辅助药物设计与结构虚拟筛选策略，依托ChemBridge 化合物库开展大规模小分子筛选，成功获得具有新型抑制模式的活性化合物SIC-19。该分子不依赖ATP口袋结合，而是通过泛素化-蛋白酶体途径促进SIK2蛋白降解，从根源上降低靶蛋白水平，有效克服传统ATP竞争性SIK2抑制剂的局限。

2. 筛选技术路线

实验人员为获得具有高选择性与新型作用机制的SIK2靶向小分子，首先通过同源建模的方法构建了SIK2蛋白的三维结构模型，并采用拉氏图对模型可靠性进行评估。显示超过99%的氨基酸残基处于合理区域，可满足后续分子对接与虚拟筛选要求。在此基础上，研究进一步采用了基于结构的虚拟筛选（SBVS）策略，以 ChemBridge化合物库作为唯一小分子筛选库，对约150万量级的小分子化合物进行多轮精细化筛选。筛选流程如图1C所示：首先对ChemBridge库内化合物进行结构清洗与质子化状态优化，随后以SIK2蛋白的PDIG变构位点为结合口袋开展高通量刚性对接，对打分靠前的15000个化合物进行柔性对接与力场优化；再通过指纹聚类分析获得聚类中心化合物，并进一步以 MPP 变构位点进行二次对接筛选，最终获得综合打分最优的Top 100个候选小分子。

从上述ChemBridge库筛选得到Top 100个化合物后，研究人员进一步选取打分与结构多样性均表现突出的20个化合物进行细胞水平活性验证。以SIK2下游底物AKT（Ser473）和MYLK（Ser343）的磷酸化水平作为抑制效果的评价指标，结果显示，来自ChemBridge化合物库的化合物19（SIC‑19）可显著抑制SIK2活性，下调磷酸化底物水平，抑制效果显著优于其他候选化合物及阳性对照药物ARN‑3236（图1D、图1E）。因此，SIC‑19被确定为具有高度抑制活性的优选化合物，并被实验人员用于后续机制研究。

图 1. 基于ChemBridge化合物库的新型SIK2抑制剂的设计与筛选

3. 针对SIC-19的细胞和动物水平的活性验证

在完成虚拟筛选后，研究对源自ChemBridge 化合物库的SIC‑19开展了系统性的细胞水平活性验证。结果显示，SIC‑19可显著降低细胞内SIK2蛋白的表达水平，并呈现出明显的浓度依赖性与时间依赖性。机制研究表明，SIC‑19并不影响SIK2的转录水平，而是通过泛素‑蛋白酶体途径加速SIK2蛋白的降解，从而在蛋白水平实现对靶标的有效抑制。与此同时，SIC‑19可显著抑制SIK2下游AKT（Ser473）与 MYLK（Ser343）位点的磷酸化，表明该化合物能够在细胞内有效阻断SIK2介导的信号传导。

图 2. 从ChemBridge化合物库筛选出的SIC-19能通过泛素化途径促进SIK2蛋白降解

在细胞水平的抗肿瘤实验探究中，从上述ChemBridge 化合物库中筛选发现的SIC-19被证实能显著抑制卵巢癌细胞的增殖活力，并减少细胞克隆的形成能力，而其抑制效果与细胞内SIK2的表达水平高度相关，提示 SIC-19具有良好的靶向特异性，并且SIC-19的抑制效果要优于阳性对照组。此外，SIC-19能明显诱导细胞凋亡，并通过抑制同源重组修复通路造成DNA双链断裂的累积，进而增强肿瘤细胞对PARP抑制剂Olaparib的敏感性，为联合抑制策略提供了实验依据。此外，除常规肿瘤细胞系外，研究还进一步利用卵巢癌类器官（PDO）模型进行验证，实验结果同样证实，SIC-19可有效增强Olaparib的杀伤效果。

图 3. SIC-19在体外增强卵巢癌中PARP抑制剂的敏感性

在动物实验中，实验人员构建了小鼠卵巢癌细胞异种移植模型，并设置空白对照、Olaparib单药、SIC‑19单药及联合用药组。结果显示，SIC‑19单独给药即可有效抑制肿瘤生长，与Olaparib联用后抑瘤效果进一步增强。相较于传统阳性对照抑制剂，该 ChemBridge 来源小分子凭借独特的蛋白降解机制，在动物实验中的表现更具优势。肿瘤组织免疫组化检测结果与体外结论一致，同时小鼠整体生长状态稳定，无明显毒性反应，证明 SIC‑19具备良好的安全性。

总结

该论文以高表达SIK2的卵巢癌为研究背景，针对传统ATP竞争性SIK2抑制剂在靶蛋白高表达肿瘤中抑制效果不足的问题，采用基于结构的虚拟筛选策略，以 ChemBridge 化合物库为唯一小分子筛选来源，成功筛选获得具有新型作用机制的SIK2靶向小分子 SIC-19，并且在细胞和动物实验中表现出显著的抑制效果。

特别鸣谢: Wang F, Yu X, Qian J, Cao Y, Dong S, et al. A novel SIK2 inhibitor SIC-19 exhibits synthetic lethality with PARP inhibitors in ovarian cancer. Drug Resist Updat.2024 May;74:101077.