NF-κB-IKKβ通路作為藥物開發靶點的研究現狀*

魏曉炎綜述，侯樂萍審校（.浙江省腫瘤醫院藥劑科，杭州30022；2.杭州市老年病醫院藥劑科，浙江30022）

核因子κB（NF-κB）是人體抗感染的第一道防線，NF-κB作為轉錄因子，調控大量不同基因組的轉錄。IKKβ 是 NF-κB 重要的上游激酶，NF-κB-IKKβ 通路的激活導致細胞因子、趨化因子與其各自受體的產生，參與了免疫調節、炎癥、細胞凋亡、細胞增殖和存活、血管生成、癌癥發生和轉移等[1]。

通過研發藥物阻斷NF-κB-IKKβ通路，可以治療腫瘤和炎癥相關的多種疾病，大量的制藥公司和科研機構均在該方面進行了很深入的研究，現將NF-κB-IKKβ通路作為藥物開發靶點，特別是IKKβ抑制劑的研究現狀闡述如下。

1 NF-κB-IKKβ 通路

1.1 NF-κB NF-κB是在B淋巴細胞上發現并作為κ-免疫球蛋白的轉錄調節劑與促進、啟動免疫系統反應及炎癥過程密切相關。細菌和病毒感染、炎性細胞因子和抗原-受體結合均能導致NF-κB被激活，這對于識別和殺死病原微生物是至關重要的。另外，NF-κB的激活也可以通過其他刺激物來誘導，如物理刺激（紫外線輻射或γ輻射）、生理變化（缺血和高滲性休克）或氧化應激[2]。NF-κB 蛋白家族由 5 個成員組成：p65（RelA）、RelB 、cRel、p50（NF-κB1）和 p52（NF-κB2）。這些蛋白質存在于幾乎所有類型的細胞和組織中，并彼此結合形成同源和異源二聚體。所有這些蛋白質均有1個氨基酸保守區域，稱為同源結構域，其負責蛋白質的同源和異源二聚化，與DNA相互作用，核移位及二聚體與抑制蛋白（IκB）結合。NF-κB 蛋白通過與其抑制蛋白IκB結合而在未受刺激的細胞的細胞質中保持無活性。在炎性細胞因子的刺激下，通過一系列反應使IκB激酶（IKK）蛋白磷酸化，然后導致IκB的磷酸化和泛素化。多聚泛素化的IκB被26S蛋白酶體識別并降解，隨之釋放出NF-κB二聚體，這些二聚體在細胞質中被轉移到細胞核中與DNA結合，發揮其作為轉錄因子的功能，誘導目標基因轉錄，該途徑被稱為NF-κB的經典途徑[3]。

1.2 IKK激酶 IKK復合物是由3個亞基IKKα、IKKβ和IKKγ或NEMO組成的異源三聚體。IKKα和IKKβ均具有激酶結構域，能發揮磷酸化功能，IKKγ和NEMO是調節亞基。IKKα、IKKβ和IKKγ被認為是經典的IKK蛋白，不過細胞內也存在其他的IKK相關激酶，如TANK結合激酶1和IKKε。IKKα和IKKβ是絲氨酸-蘇氨酸激酶，即其催化磷酸基團從腺苷三磷酸（ATP）轉移到靶蛋白中的絲氨酸和蘇氨酸殘基，IKK磷酸化激活在IκB磷酸化中具有關鍵作用。IKKα在誘導角質形成中具有重要功能，但該功能不依賴于IKKα激酶的活性。由于IKKα在體內具有更多生理功能，同時，IKKα導致炎性效應的作用比IKKβ小，因此，研究IKKα的抑制劑作為新的候選藥物不具有吸引力。IKKβ在調節NF-κB活性方面占主導地位，在腫瘤、炎癥和免疫等疾病方面均可作為治療的相關靶點。最近，IKKβ也被認為是一種腦炎癥調節因子，其與亨廷頓氏病（亨廷頓氏舞蹈癥）的發病機制密切相關。有研究表明，IKKβ在亨廷頓氏病小鼠腦中的表達增高[4]。因此，抑制IKKβ可作為亨廷頓氏病潛在的治療靶點。同時，IKKβ在炎癥性皮膚病，如皮炎的發展中也具有重要作用[5]。因此，IKKβ同樣可作為治療皮膚炎性疾病的新的治療靶點。此外，IKKβ的激活也與肥胖和糖尿病等密切相關[6]。

2 NF-κB-IKKβ通路作為治療靶點

當NF-κB調控的基因異常表達時會導致血管生成、細胞周期失控和腫瘤細胞的發生與轉移等。因此，NF-κB的異常或過度刺激與多種疾病相關，如慢性炎癥、自身免疫性疾病和癌癥，在很多與慢性炎癥過程相關的病理條件下（如肺、心血管和神經退行性疾病）NF-κB常被激活。NF-κB-IKKβ通路作為藥物作用靶點越來越引起重視。

2.1 蛋白酶體抑制劑 雖然早在1999年就有文獻報道蛋白酶體在藥物開發中可能作為治療的靶點，然而直到2008年，這種作用機制的第1個藥物才被發現并驗證。硼替佐米是NF-κB通路阻斷劑的主要例子之一，硼替佐米是一種能抑制26S蛋白酶體的擬肽類硼酸，因此，在硼替佐米的作用下，IκB蛋白將不發生降解，導致NF-κB二聚體不能轉移到細胞核發揮其轉錄因子的作用，降低了NF-κB促進的基因轉錄。該藥已用于治療多發性骨髓瘤。硼替佐米研制成功后，相繼開發了其他蛋白酶體抑制劑。2013年，擬肽衍生物——卡非佐米被美國食品藥品監督管理局批準，也被用于治療多發性骨髓瘤[7]。卡非佐米是第2代蛋白酶體抑制劑，其作用機制不同于硼替佐米，卡非佐米是一種不可逆的蛋白酶體抑制劑，其與蛋白酶體的結合區域與硼替佐米不同[8]。2015年，另一種硼酸蛋白酶體抑制劑——伊克昔佐米在市場上發布，不同于以上提到的兩種藥物，伊克昔佐米是第1個口服活性的蛋白酶體抑制劑藥物。伊克昔佐米與地塞米松和來那度胺聯合使用，也可用于治療多發性骨髓瘤[9]。另外，其他一些研究小組和制藥公司也一直在研究其他蛋白酶體抑制劑，如天然海產品鹽硝磺酰胺A或Marizomib。Marizomib被美國食品藥品監督管理局批準了作為孤兒藥（罕見藥）用于治療惡性膠質瘤，Marizomib也被認為是第2代降解抑制劑，因為其是一種不可逆的抑制劑[10]。還有一個處于臨床研究階段的用于治療多發性骨髓瘤的具有非常好前景的藥物是oprozomib。該化合物通過對卡非佐米的結構進行優化，從而具有更好的藥代動力學特征，且該藥物也可以口服給藥[11]。

2.2 核易位抑制劑 另一種阻斷NF-κB-IKKβ通路激活的策略是阻止NF-κB到達其作用位點DNA。如果這些蛋白質的核易位被抑制或降低，NF-κB在核水平上的作用就會降低。環氧醌衍生物——脫氧甲基環氧喹啉霉素能選擇性地抑制NF-κB的核易位，這種天然來源的化合物在幾種動物模型中均顯示出抗炎和抗腫瘤活性。另外，脫氧甲基環氧喹啉霉素還能降體內低哮喘模型中的炎癥[12]。另一種天然產物——黃酮黃芩素也能抑制細胞中p65的核易位，從而降低了p65促進的轉錄激活[13]。單萜類化合物——桉葉醇是德國植物藥溶膠的有效成分，用于治療呼吸道疾病，如慢性鼻竇炎和支氣管炎，桉葉酚能抑制脂多糖刺激的人細胞系中p65的核易位[14]。SN-50是一種具有41個氨基酸殘基的合成肽，能進入細胞并能與NF-κB二聚體競爭性進行核易位，因此，SN-50能有效抑制脂多糖和腫瘤壞死因子α（TNF-α）誘導的 NF-κB在不同類型細胞系中的核易位。

2.3 NF-κB-DNA結合抑制劑 阻斷NF-κB信號通路的另一種可能是抑制NF-κB與DNA的相互作用。倍半萜內酯類化合物具有抗炎活性，且該藥的藥理作用的可能機制之一是抑制NF-κB信號通路激活。倍半萜內酯——錦雞菌素能結合p65從而阻斷NF-κB與DNA的相互作用。另一種倍半萜內酯——小白菊內酯能結合p50和p65中的DNA結合區域，從而阻止NF-κB與DNA的相互作用。此外，小白菊內酯也被證明是多靶點化合物，因為其還能抑制IKKβ的活性[15]。血管擴張劑藥物——硝普鈉和S-亞硝基-N-乙酰青霉胺均為一氧化氮供體，能抑制NF-κB同源或異源二聚體與DNA的結合能力。

2.4 p65乙酰化抑制劑 p65蛋白是NF-κB經典途徑中釋放的主要蛋白之一，為激活p65，需要在特定的殘基，即221位和310位賴氨酸殘基進行乙酰化。因此，通過抑制p65蛋白乙酰化，可抑制NF-κB通路激活。多種天然產物均能抑制p65的乙酰化，包括沒食子酸和漆樹酸[16]。

2.5 IKKβ抑制劑 在激活NF-κB通路負調控因子中，沒有一個比IKKβ抑制劑更具有吸引力。因此，大量制藥公司進行了IKKβ抑制劑的研究。CHS-828是利奧制藥研發的一種能選擇性抑制IKKβ的氰基胍，現在正在進行實體腫瘤治療的Ⅰ期臨床研究；在臨床前試驗中，該化合物已在體內模型中顯示出較強的抗癌活性[17]。賽諾菲研發的氨基嘧啶衍生物——SAR113945正在進行骨關節炎的臨床Ⅱ期研究，已在其藥代動力學、安全性和功效等方面進行了幾項研究[18]。目前，已發現的IKKβ抑制劑結構種類繁多，包括氨基嘧啶類、β-咔啉類、噻吩并吡啶類和喹啉縮氨基硫脲類等，很多化合物對IKKβ的抑制均已達到納摩爾級別[19]。通過對這些化合物結構的研究，這些化合物中的大多數在其結構中含有芳香族雜環，尤其是含氮雜環。這種含氮雜環與ATP的腺嘌呤核結構類似，有利于與IKKβ的鉸鏈區結合，產生競爭性激酶抑制劑的作用。然而，還有很多化合物，如N-酰基腙衍生物——LASSBio-1524、氨基酯衍生物和二羧酸衍生物等IKKβ抑制劑在其結構中不具有雜環亞基，表明這些化合物可能不是作用與IKKβ的ATP結合部位，是非競爭性抑制劑[20-22]。除上述介紹的幾類外，還存在一些含ATP模擬亞基的變構IKKβ抑制劑，如由百時美施貴開發的BMS-345541[23]或在其結構中沒有雜環亞基的醉茄素A，其能通過與IKKβ活性位點中存在的179位半胱氨酸殘基相互作用而抑制酶活性[24]。

2.6 非甾體抗炎藥作為IKKβ抑制劑 對一些非甾體類抗炎藥，對IKKβ的抑制已被作為一種附加的作用機制。阿司匹林和水楊酸鈉能通過抑制IKKβ激活而抑制NF-κB-IKKβ通路。此外，據文獻報道，阿司匹林體外具有抑制細胞中蛋白酶體的作用，表明其在NF-κB途徑中具有雙重作用機制[25]。多項體內外研究表明，阿司匹林由于具有阻斷NF-κB-IKKβ通路的作用，因此，其可預防和治療多種類型的腫瘤[26]。另一種能抑制IKKβ的非甾體抗炎藥是舒林酸，舒林酸、舒林酸砜和舒林酸硫化物的代謝產物也是IKKβ的抑制劑，能降低NF-κBIKKβ通路在結腸癌細胞系中的作用。此外，用于治療炎癥性腸病和類風濕關節炎的抗風濕藥物——柳氮磺胺吡啶也具有通過抑制IKKα和IKKβ阻斷NF-κB通路激活的能力[27]。且有研究發現，阿司匹林和水楊酸鈉在小鼠模型中具有降低肥胖和逆轉胰島素抵抗的作用，且與抑制IKKβ激活有關，而不是抑制環氧化酶活性，這些研究為IKKβ抑制劑提供了一種新的有前途的方向[28]。

3 結 語

迄今為止，在將NF-κB-IKKβ途徑作為靶標的藥物中只有蛋白酶體抑制劑是用于臨床的，如硼替佐米和卡非佐米。另一方面，盡管被廣泛研究，IKKβ靶向抑制劑仍須克服限制其在臨床試驗中發現的一些困難。雖然一些藥物已進入臨床階段作為控制炎癥性疾病或抗腫瘤的候選藥物，但目前還沒有一種藥物進入Ⅲ期臨床試驗。不過，一些臨床在用的藥物本身就具有IKKβ抑制活性，如阿司匹林已有超過100年的歷史，被作為IKKβ抑制劑也有30年。因此，雖然市場還沒有特定靶向的IKKβ抑制劑，IKKβ抑制劑仍然是相當有吸引力的研究方向。IKKβ抑制劑作為抗肥胖治療和控制胰島素抵抗糖尿病的最新證據為IKKβ的研究提供了新的方向。