造血祖细胞激酶HPK1(Hematopoietic Progenitor Kinase 1) 是哺乳动物Ste20相关蛋白激酶MAP4K家族的成员，作为T细胞受体（T cell receptor, TCR）的关键负反馈调节因子，抑制HPK1可增强抗肿瘤免疫反应。此外，位于细胞内的HPK1几乎参与肿瘤免疫反应的所有阶段，能增强PD-1抗体的抗肿瘤疗效，具有明显的协同作用。近年来，靶向HPK1的抑制剂取得了较大突破，多个公司已经开发出小分子抑制剂并进入临床I/II期。因此，HPK1作为一个抗肿瘤靶标具有广阔的应用前景。

近日，上海交通大学药学院张翱研究团队与上海药物所艾菁研究团队紧密合作，在靶向HPK1的抗肿瘤小分子抑制剂研究中取得进展。该工作最近在线发表在国际知名学术期刊Journal of Medicinal Chemistry：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c01571。


Figure 1. Representative HPK1 inhibitors.

在这项研究中，研究者基于Compound K与HPK1 (PDB code: 7KAC)的复合物晶体结构，针对其苯甘胺醇与苯并异呋喃酮的疏水口袋，以及1, 3, 4-噁二唑的溶剂区三个部分，分别进行了结构优化。尤其是，针对苯甘胺醇亚甲基这一潜在代谢位点进行氘代以期增加化合物的稳定性，同时引入氟取代基增加分子的酯溶性进而提升细胞活性，最终获得了一类具有氟、氘取代的异吲哚啉骨架的化合物49。


Figure 2. Structure-based drug design of new HPK1 inhibitors.

化合物49对HPK1表现出低纳摩尔级别（0.9 nM）的抑制活性，对GLK具有67倍的选择性。在0.3 μM浓度下，化合物49几乎完全阻断Jurkat T细胞中SLP76的磷酸化。此外，化合物49能够有效激活TCR信号传导，重振初始T细胞和抗原特异性T细胞功能。化合物49可以以剂量依赖的方式促进鼠脾细胞和Jurkat细胞中IL-2和IFN-γ的分泌。相反，HPK1敲除的Jurkat细胞中化合物49不能促进IL-2的分泌，证实化合物49通过特异性靶向HPK1来调节T细胞功能。为了进一步确认化合物49是否能够在体内重振T细胞功能，特别是增强体内CD8+T细胞激活。在CT-26小鼠异种移植瘤小鼠模型上，化合物49显著增加促炎Th1细胞 (INFγ+CD4+T 细胞)，活化T细胞(IFN-γ+ CD3+ T 细胞、 CD69+CD3+ T 细胞)、CD8+ T (IFN-γ+ CD8+ T 细胞、CD69+CD8+ T 细胞) 以及 CD4+ T (CD69+CD4+ T 细胞)在肿瘤组织中的浸润。在CT-26小鼠皮下移植瘤模型上，化合物49与PD-1单抗连用表现出明显的协同作用，增敏PD-1单抗的抗肿瘤疗效，同时小鼠体重并没有明显的变化。综上，这表明该类化合物具有良好的安全性和抗肿瘤活性，具有进一步研究潜力。


Figure 3. (A) Compound 49 reduced the level of p-SLP76; (B) Compound 49 Enhanced T Cell Cytokine (IL-2) Production; (C) Compound 49 Enhanced T Cell Cytokine (IFN-γ) Production (D) Compound 49 reinvigorated T IFN-γ+ CD8+ cells in vivo.; (E) (F) Compound 49 in combination with anti-PD-1 antibody inhibited CT26 tumor growth in vivo.

本论文的第一作者是上海交通大学药学院博士研究生谢程虎和副研究员宋子兰以及上海药物所高级工程师刘博和研究生杨烨。通讯作者分别为张翱教授以及艾菁研究员。该工作受到国家科技创新2030项目、国家自然科学基金面上项目以及上海张江国家自主创新重大项目等支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c01571