前言

細(xì)胞膜中的脂質(zhì)磷酸肌醇是無數(shù)膜信號事件的主要調(diào)節(jié)因子。磷酸肌醇在膜運(yùn)輸、代謝、生長、信號傳導(dǎo)和自噬中起著核心作用，磷酸肌醇代謝的改變是許多人類疾病的原因。磷酸肌醇有七種不同的種類：三種單磷酸磷脂酰肌醇磷酸鹽（PIPs）、三種雙磷酸PIP2和一種三磷酸PIP3。

這些磷酸肌醇在獨(dú)特的細(xì)胞類型中分布不同，它們的水平在激活細(xì)胞表面受體或病原體感染細(xì)胞時(shí)會(huì)發(fā)生顯著變化。磷酸肌醇通過磷酸肌醇激酶的作用以時(shí)空精度生成磷脂酰肌醇，并通過磷脂酰肌醇磷酸酶的作用降解。

多種磷酸肌醇激酶是各種人類疾病的治療靶點(diǎn)，包括癌癥、病毒感染、神經(jīng)退行性疾病、發(fā)育障礙、糖尿病和炎癥性疾病。已經(jīng)在幾種磷酸肌醇激酶中發(fā)現(xiàn)突變，這些激酶要么過度激活，要么失去激酶活性，導(dǎo)致疾病進(jìn)展。目前，有許多PI3Ks抑制劑已被臨床批準(zhǔn)用于治療多種癌癥。而除了PI3Ks抑制劑，其它磷酸肌醇激酶家族的成員也正在開發(fā)中：針對癌癥和病毒感染中的脂質(zhì)激酶PIKfyve的小分子抑制劑正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)，PI4K的瘧原蟲同源物抑制劑正在進(jìn)行治療瘧疾的臨床試驗(yàn)。

PIKfyve

PIKfyve是真核生物中唯一催化磷脂酰肌醇3-磷酸（PI3P）生成磷脂酰肌醇3,5-二磷酸（PI（3,5）P2）的蛋白質(zhì)。PIKfyve復(fù)合物主要位于內(nèi)體膜，內(nèi)體/溶酶體中的PI（3、5）P2調(diào)節(jié)離子通道的活性，在離子穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。PIKfyve是內(nèi)吞途徑的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，在內(nèi)體運(yùn)輸、細(xì)胞遷移和溶酶體功能中發(fā)揮作用。

PIKfyve信號復(fù)合物的所有成分從酵母到人都是保守的，由蛋白質(zhì)PIKfyve、骨架蛋白VAC14和雙脂蛋白磷酸酶FIG4組成。Vac14和Fig4敲除小鼠會(huì)發(fā)生廣泛的神經(jīng)變性，伴有PI（3，5）P2水平降低和增大的囊泡。在患有神經(jīng)退行性疾�。杭∥�縮側(cè)索硬化癥（ALS）、原發(fā)性側(cè)索硬化（PLS）和Charcot–Marie–Tooth 4J型疾�。–MT4J）的患者中發(fā)現(xiàn)了FIG4的突變。此外，在兒童早期發(fā)病的進(jìn)行性神經(jīng)疾病患者中發(fā)現(xiàn)VAC14中的雙等位基因功能缺失突變�？傊�，證據(jù)表明，通過PIKfyve–FIG4–VAC14復(fù)合物的作用，PI（3,5）P2的產(chǎn)生對于神經(jīng)系統(tǒng)組織的正常發(fā)育和維持至關(guān)重要。

此外，PIKfyve也是抑制病毒感染和癌癥治療的靶點(diǎn)，其通過阻斷溶酶體內(nèi)運(yùn)輸阻斷病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)，而一些篩選發(fā)現(xiàn)了PIKfyve抑制劑的抗癌活性。apilimod是一種高效和選擇性的PIKfyve抑制劑，已顯示出作為癌癥和病毒感染治療的前景，目前正在進(jìn)行癌癥和SARS-CoV2感染的臨床試驗(yàn)。

在抗癌和抗炎化合物的高通量篩選中發(fā)現(xiàn)了其他PIKfyve抑制劑。APY0201靶向PIKfyve復(fù)合物，作為一種有效的ATP競爭抑制劑，對其他激酶、GPCR或離子通道的作用有限。APY0201在體外和體外模型中有效地抑制了多發(fā)性骨髓瘤（MM）細(xì)胞的生長。

ESK981是一種有效的PIKfyve抑制劑，對PI5P4Ks的抑制作用較弱。ESK981在抗去勢前列腺癌的臨床前模型中不僅阻斷了腫瘤生長，還將T細(xì)胞募集到腫瘤中。目前正在進(jìn)行抗去勢前列腺癌的臨床試驗(yàn)。

PI4P5Ks和PI5P4Ks

PI（4,5）P2是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中最豐富的雙磷酸磷酸肌醇。其在許多細(xì)胞過程中扮演著重要角色，包括囊泡運(yùn)輸、膜動(dòng)力學(xué)、離子通道功能的調(diào)節(jié)、基因調(diào)控和第二信使的產(chǎn)生。負(fù)責(zé)產(chǎn)生PI（4,5）P2的激酶分為兩個(gè)亞家族，即I型和II型激酶。I型PI4P5Ks通過磷酸化PI4P肌醇環(huán)上D5羥基生成PI（4,5）P2，II型PI5P4Ks磷酸化PI5P肌醇環(huán)上的D4羥基生成PI（4,5）P2。盡管PI4P5K和PI5P4K都生成PI（4，5）P2，但I(xiàn)型途徑主要在質(zhì)膜上起作用，II型在細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器膜上起作用。

PI4P5Ks是癌癥和炎癥治療的潛在靶點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冊谫|(zhì)膜上產(chǎn)生PI（4,5）P2，這是激活PI3K–AKT信號所必需的，PI3K是人類癌癥和炎癥中最頻繁激活的途徑之一。此外，PI4P5Kα是CD28自主信號的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，以PI3K依賴的方式刺激核因子-κB（NF-κB）轉(zhuǎn)錄活性和促炎基因的轉(zhuǎn)錄。目前，PI4P5K抑制劑仍處于臨床前開發(fā)的早期階段。阿斯利康篩選鑒定了一系列高質(zhì)量的PI4P5K 4-氨基吡啶泛亞型抑制劑，其顯示出對所有PI4P5K亞型的效力，這些化合物有望在不久的將來進(jìn)入臨床測試。

PI5P4K是p53缺失腫瘤中有吸引力的藥物靶點(diǎn)，并被認(rèn)為是代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。臨床前研究中正在探索早期小分子抑制劑，包括泛PI5P4K抑制劑和同種型特異性PI5P4K抑制劑。然而，PI5P4K抑制劑尚未進(jìn)入臨床。

PI4KA和PI4KB

有四種哺乳動(dòng)物磷脂酰肌醇4激酶（PI4Ks），由II型（PI4KIIα和PI4KIIβ）和III型（PI4KIIIα和PI4KIIIβ）組成，它們都可以把磷脂酰肌醇轉(zhuǎn)換成PI4P。它們分布在高爾基體、內(nèi)體膜和質(zhì)膜上，介導(dǎo)蛋白質(zhì)的膜募集、整體膜蛋白活性的調(diào)節(jié)和細(xì)胞器之間的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。

PI4KA在酵母和哺乳動(dòng)物中是必不可少的，其在所有組織中普遍表達(dá)。PI4KA中的雙等位基因功能缺失突變導(dǎo)致一系列神經(jīng)疾病，包括神經(jīng)發(fā)育遲緩、發(fā)育性腦異常和截癱。PI4KA也是丙型肝炎病毒（HCV）和腦心肌炎病毒感染的關(guān)鍵宿主因子，通過病毒劫持PI4KA，導(dǎo)致產(chǎn)生富含PI4P的病毒復(fù)制細(xì)胞器。在小鼠雪旺細(xì)胞中PI4KB的缺失會(huì)導(dǎo)致外周神經(jīng)髓鞘形成異常，此外包括嵴病毒、腸道病毒和柯薩奇病毒在內(nèi)的病毒會(huì)劫持PI4KB以生成病毒復(fù)制細(xì)胞器。

Boehringer Ingelheim從PI4KA抑制劑的小分子化合物中篩選鑒定了多種具有抗HCV活性的PI4KA抑制物，PI4KA的選擇性約為PI4KB的10-20倍。目前可用的最有效和最具選擇性的PI4KA抑制劑是GSK和阿斯利康開發(fā)的分子。然而，與PI4KA抑制相關(guān)的毒性限制了PI4KA抑制劑的進(jìn)一步臨床或臨床前開發(fā)。PI4KA敲除的小鼠表現(xiàn)出致死表型，胃腸道廣泛變性。GSK的PI4KA抑制劑在最高劑量導(dǎo)致小鼠的突然致死，以最低劑量給藥的動(dòng)物雖然存活，但表現(xiàn)出中度至嚴(yán)重的胃腸道異常。這些研究表明，任何可能使用靶向PI4KA的小分子的治療窗口都很小。

目前，發(fā)現(xiàn)有效和選擇性的PI4KB抑制劑可防止病毒感染。Enviroxime被發(fā)現(xiàn)是一種可以阻止脊髓灰質(zhì)炎病毒復(fù)制的分子，其針對腸道病毒感染開始了臨床試驗(yàn)，但由于治療效果不足，在II期停止。此外，也有一些臨床前數(shù)據(jù)表明了在癌癥中靶向PI4KA和PI4KB的潛力。

II類PI3Ks

II類PI3K，也稱為PI3K-C2s，其包含C-末端C2結(jié)構(gòu)域，有三種亞型，α、β和γ，分別由PIK3C2A、PIK3C2B和PIK3C2G編碼，PI3KC2s催化PI和PI4P的3-OH磷酸化。研究最多的II類亞型是PI3KC2α，它在發(fā)育中起著關(guān)鍵作用，PI3KC2β產(chǎn)生的PI（3,4）P2是內(nèi)吞作用的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。其他PI3KC2亞型的臨床前數(shù)據(jù)較少。

靶向PI3KC2已有相當(dāng)多的遺傳證據(jù)表明其具有治療潛力。PI3KC2α作為抗血栓靶點(diǎn)的潛力非常誘人，對止血作用相對溫和。PI3KC2α在癌癥中的作用也已被證實(shí)。據(jù)報(bào)道，螺旋束結(jié)構(gòu)域?qū)�PI3KC2α靶向有絲分裂紡錘體，在那里它與網(wǎng)格蛋白和TACC3組裝以橋接動(dòng)粒纖維。因此，癌細(xì)胞中PIK3C2A表達(dá)的缺失增加了非整倍體，并使癌細(xì)胞對基于微管的紫杉烷療法敏感。此外，有跡象表明PI3KC2α在腫瘤血管生成中的作用。成年小鼠的內(nèi)皮選擇性PIK3C2A敲除抑制了肺癌和黑色素瘤模型的血管生成和腫瘤生長，揭示了PI3KC2α抑制劑的潛在治療用途。

III類PI3Ks：VPS34

III類PI3K，VPS34是真核生物中的原始PI3K酶。它僅在體外和體內(nèi)催化PI產(chǎn)生PI3P。其形成兩種不同的四聚體復(fù)合物，復(fù)合物I和復(fù)合物II。這兩種復(fù)合物都由VPS34、假激酶VPS15和含有BECLIN-1的BARA結(jié)構(gòu)域組成。這兩種復(fù)合物在功能上是不同的，復(fù)合物I啟動(dòng)巨自噬，復(fù)合物II控制通過內(nèi)吞途徑的流量。

VPS34 I型復(fù)合物在自噬中的中心作用使其成為治療的靶點(diǎn)。巨自噬維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，通常被認(rèn)為在健康組織中具有腫瘤抑制作用。然而，一旦腫瘤形成，在壓力和營養(yǎng)不良的腫瘤床中支持細(xì)胞存活的巨自噬能力導(dǎo)致該過程越來越促進(jìn)腫瘤。

最近，已經(jīng)開發(fā)了幾種有效且高選擇性的VPS34抑制劑。其中包括雙嘧啶胺衍生物VPS34-IN1、諾華的PIK-III和賽諾菲的SAR405。最近，還報(bào)道了基因泰克公司的SB02024（Sprint），所有這些化合物都具有納摩爾的效力，并且對VPS34具有高選擇性。PIK-III、SAR405、SB02024和VPS34-IN1均抑制自噬流，最近的臨床前研究也表明這些化合物在癌癥治療中有效。

小結(jié)

除了PI3K，許多磷酸肌醇激酶與各種血液學(xué)、神經(jīng)系統(tǒng)、感染性疾病以及各種癌癥有關(guān)。事實(shí)證明，它們適合小分子抑制劑的開發(fā)，作為真正的治療靶點(diǎn)具有巨大的潛力。目前，人們已經(jīng)為大多數(shù)PI3K超家族以及PIKfyve開發(fā)了高效選擇性抑制劑，這些藥物處于臨床前研究階段，甚至已進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

然而，一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)仍然存在。抑制磷酸肌醇激酶可能需要利用一個(gè)治療有益的窗口，在該窗口中，病理功能可以被破壞，但仍有足夠的活性來維持整個(gè)身體的細(xì)胞功能。因此，似乎最有前途的靶點(diǎn)是急性酶抑制（可能持續(xù)幾天）可能具有治療效果和最佳耐受性的疾病，例如PIKfyve抑制劑在病毒感染中的潛力。

總之，很明顯，靶向磷酸肌醇激酶治療是可行的，并且可能是非常有用的治療靶點(diǎn)。在未來幾年的臨床前和臨床開發(fā)中，盡管不可避免會(huì)有失敗，但也可能會(huì)看到許多成功，造福于更多患者。

參考文獻(xiàn)：

1.BeyondPI3Ks: targeting phosphoinositide kinases in disease. Nat Rev Drug Discov.2022Nov 14;1-30.

       原文標(biāo)題 : 靶向疾病中的磷酸肌醇激酶