发现了一本小说,liver-targeted甲状腺激素receptor-β兴奋剂,CS271011,脂质代谢紊乱的治疗
- 1临床研究所、北京大学深圳——香港科技大学医学中心,深圳、广东,中国
- 2早期研发中心、深圳Chipscreen生物科学有限公司,有限公司,深圳、广东,中国
- 3成都Chipscreen制药有限公司、成都,四川,中国
- 4海南大学化学工程与技术学院的海口,海南,中国
- 5病理学系,深圳医院,北京大学、深圳、广东,中国
作品简介:甲状腺激素受体β(THR-β)在代谢调节中起着至关重要的作用,已成为一个有吸引力的目标治疗近年来脂质代谢紊乱。因此,在这项研究中,我们发现CS271011,一本小说THR-β受体激动剂,评估的安全性和效率相比CS271011球型- 3196在体外和在活的有机体内。
方法:我们进行了荧光素酶报告基因检测来评估THR-β和体外α的激活。C57BL / 6 j小鼠喂养12周高脂饮食,CS271011由填喂法在剂量的1毫克/公斤,3毫克/公斤,和球型- 3196剂量的服用3毫克/公斤10周。体重、食物摄入量,血清和肝参数,组织学分析、药代动力学研究中,肝脏和心脏的RNA序列,肝lipid-metabolic基因的表达是决定评估CS271011的安全性和效率。
结果:与球型- 3196相比,CS271011显示更高THR-β体外激活。在食源性肥胖小鼠模型中,CS271011有利的老鼠药代动力学性质和丰富的肝脏。最后,CS271011 dyslipidaemia改善和降低肝脂肪变性的食源性肥胖小鼠模型。从力学上看,CS271011和球型- 3196显示有效调节脂质代谢相关的基因。
结论:CS271011是一个强有力的和liver-targeted THR-β受体激动剂治疗脂质代谢紊乱。
1介绍
脂质代谢障碍迅速成为一个共同的社会健康问题和全球携带沉重的经济负担。脂类代谢的调节异常导致hyperlipidaemia,非酒精脂肪肝(NAFLD),糖尿病,心血管疾病(CVD)和癌症(1,2)。生活方式的改变和药物干预是有效的治疗选项疾病(3,4)。然而,仍然有未满足临床需要改善当前治疗的疗效和安全性通过新的生物机制。
甲状腺激素(黑色)是由甲状腺激素代谢中发挥重要作用和开发(5,6)。解说引发甲状腺激素受体细胞激活信号的基因对基因表达的调控。两个不同的甲状腺激素受体是已知的,即同种型α(THR-α)和β(THR-β),前者是主要表现在心脏、骨骼、肠、和大脑,而后者是骨骼肌中高度表达,肾、甲状腺、肝(7)。当绑定THR-β在肝脏,那证明有利的调节脂质代谢和胆固醇体内平衡。然而,过度的THR-α心脏和骨骼造成不良影响,如心律失常和高钙血(8)。因此,发现选择性THR-β受体激动剂治疗代谢紊乱,是一种新的治疗策略。
近年来,甲状腺激素类似物开发改善THR-β选择性和验证hyperlipidaemia和非酒精性脂肪肝(NASH) (9,10)。在临床前研究中,liver-targeted THR-β受体激动剂如GC-1 (Sobetirome) VK2809 (MB07811)和kb - 141有效降低血清血脂水平和降低肝脂肪变性啮齿动物模型(11,12)。不幸的是,大多数THR-β受体激动剂的临床试验被终止在不同的阶段,可能由于骨毒性通过激活THR-α或肝毒性,阻碍小说发展的实体(13,14)。最近,情歌药品开发Resmetirom(球型- 3196),liver-targeted,口头活跃,选择性THR-β受体激动剂(对THR-β~ 28-fold选择性比THR-α),表现出惊人的功效在临床前和临床研究(15)。在II期临床试验,36-week治疗期间,球型- 3196肝患者血脂水平显著降低平均纳什(15,16),现在在三期临床试验(17),表示一个有前途的治疗这种疾病。
CS271011设计并合成了Chipscreen生物科学和THR-β活动高于球型- 3196。在这项研究中,我们评估了安全性和治疗的潜在影响CS271011食源性肥胖(戴奥)啮齿动物模型。我们表明,CS271011等效安全、功效、球型- 3196和机械的配置文件,这表明CS271011治疗代谢紊乱是一个强有力的候选人。
2材料和方法
2.1材料
在Chipscreen CS271011设计并合成生物科学(深圳、广东,中国)。CS271011的纯度超过99%。从MedChemExpress Resmetirom(球型- 3196)购买(Hycultec GmbH, Beutelsbach,德国)。化合物溶解、悬浮在无菌CMC-Na DMSO溶液和0.2%在体外和在活的有机体内分别管理。食物的饮食是由广东医学实验动物中心(广东佛山,中国),和提供的高脂肪饮食(D12492i) SYSE生物技术有限公司有限公司(江苏常州,中国)。胆固醇(TC)、丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、总胆红素(治疗组)诊断试剂盒购自南京建成生物工程研究所(南京、江苏、中国)。甘油三酯(TG)比色测定设备购买从Elabscience(武汉、湖北,中国)。所有的引物合成了Genewiz(苏州,江苏,中国)。
2.2荧光素酶报告基因检测
荧光素酶报告基因分析是应用于评估药物的能力绑定并激活甲状腺激素受体α或甲状腺激素受体β。对于每一个,5 x103会阴细胞被播种到96 -孔板和杜尔贝科修改鹰的培养基培养(DMEM;Hyclone SH30022)含10%胎牛血清(的边后卫;Gibco,青霉素−链霉素16000 - 044)和1% (P / S;康宁,30 - 002 - ci) 24小时37°C和5%的二氧化碳。表达质粒的混合物THR-α暂时或THR-β表达质粒转染到脂质体与萤火虫荧光素酶记者(2:2:1甲状腺激素受体α:混乱关系:GFP或3:3:1甲状腺激素受体β:混乱关系:GFP)和混合X-tremeGENE惠普DNA转染试剂(罗氏,巴塞尔、BS、瑞士)。以上两种不同的混合物被添加到细胞和培养24小时。然后,CS271011(0.01 -30),球型- 3196(0.01 -30),和T3(0.000001 - 1米)被稀释在DMSO和添加到转染细胞22小时。接下来,介质被撤回,60μl 1 x细胞培养细胞溶解和5 x试剂(Promega E153A)被添加到每个细胞溶解。随后,50μl溶解产物转移到一个96 -白色板和测量Tecan标(瑞士Mannedorf)来确定GFP荧光值(Ex485 / Em520)。 Finally, 30 μl of Luciferase Assay Buffer (Promega, E151A) was immediately added to each well to detect Luci values for 50% activation (AC50) calculation.
2.3戴奥老鼠研究
所有动物实验进行Chipscreen生物科学(中国深圳)根据国家研究委员会的指导的护理和使用实验动物和实验动物管理条例》发布了由国家科学技术委员会批准的中国和北京大学深圳——香港科技大学医学中心的伦理委员会对实验动物的福利(批准号2022 - 988)。四十C57BL / 6 j小鼠(4 - 5个星期,男)接收和提高下一个标准的12小时光/暗周期(灯)晚上7点。35老鼠来自饮食(SYSE生物科技,D12492i;千卡来自脂肪的60%;常州,中国),和其他五个老鼠控制饮食(广东医学实验动物中心、佛山、中国)随意为12周。除了一个鼠标模型建设期间突然死亡,其他小鼠随机分为5组的干预:组1,chow饮食控制(n = 5);组2,戴奥控制(n = 8);组3,CS271011 1毫克/公斤(n = 9);4组,CS271011 3毫克/公斤(n = 9); and Group 5, MGL-3196 3 mg/kg (n=8). The mice from Group 2 to Group 5 were fed a high-fat diet. Treatments started on the thirteenth week and lasted 10 weeks, in which Groups 1 and 2 received solvent (0.2% CMC-Na), and the other groups were administered corresponding compounds orally once daily (the volume of solvent was 5 ml/kg). Body weight and food intake were measured once daily during treatment. All mice were sacrificed after treatment, and blood, hearts, and livers were collected for further validation. In addition, the dosage selection of CS271011 was based on the results of the luciferase reporter gene assay of THR-β and the experiment with MGL-3196 (3 mg/kg) applied in the DIO mouse model and DIO-NASH mouse model (15,18)。
2.4药代动力学研究
十八C57BL / 6 j小鼠(5 - 6周,男性)被随机分为两组,治疗CS271011 3毫克/公斤和球型- 3196 3毫克/公斤一旦填喂法,溶剂的体积是5毫升/公斤。然后,每组血液提取被分为三组:组1,样品收集后0.5小时和两小时的治疗(n = 3);组2、样本收集1小时,4小时后的治疗(n = 3);和组3、样本收集后8小时和24小时的治疗(n = 3)。大约100μl血液收集的轨道,离心机(3500克15分钟4°C)提取血清和放在冰(0°C)和20μl血清加入200μl萃取剂(包含200 ng / ml甲醇),由液体chromatography-tandem评估质谱(LC / MS)女士−程序。
检测药物的组织分布,心脏,肝脏和肾脏的老鼠在1组,组2和组3收集在2小时,4小时和24小时,分别。然后,1毫升1 x PBS添加组织均匀化。50μl组织匀浆添加500μl萃取剂(包含200 ng / ml甲醇)。组织样本的蛋白质沉淀了涡旋振荡5分钟和离心10分钟13000 rpm,和150年μL上层清液的收集和由LC−MS / MS程序。所有的药代动力学(PK)参数CS271011 Excel 2019和球型- 3196计算。
2.5分析血清和肝脏生化指标
收集血液样本的轨道,在室温下放置30分钟然后离心机(3500克15分钟4°C),和收集血清TG, TC, AST和ALT测试。对肝脏TG, TC测试,收集的右叶肝重量准确,然后绝对乙醇和异丙醇加书1:9的比例(重量/体积)组织均匀化冰。接下来,肝脏样本离心机(10000 g和2500 g, 10分钟,在4°C肝脏TG, TC提取,分别),和上层清液收集肝脏TG, TC化验。测试TC、ALT和AST进行遵循制造商的指示。
2.6组织学分析
动物牺牲后,肝左叶收集(约100 - 200毫克)和固定在4%多聚甲醛。肝脏组织被切割的厚度5μm后石蜡包埋。肝脏部分被苏木精和伊红染色())和非酒精性脂肪肝活动分数决定基于脂肪变性,小叶炎症和肝细胞气球样变性Kleiner提出的按照标准(17)。
分析肝脏中脂类的含量,油红O染色(奥罗)异丁基alcohol-frozen肝脏部分是由武汉Servicebio科技有限公司有限公司(武汉,中国)。每个积极区域奥罗染色的量化为每个示例使用Imangepro + 6.0软件(美国国家心理健康研究所)。
2.7 RNA序列
肝右叶和心脏组织被随机从每组三个老鼠,收集RNAlater稳定隔夜®解决方案(Melunbio、大连、辽宁、中国),并存储在-80°C。RNA-seq筛选和分析了天津Novogene生物科技有限公司有限公司(天津)。火山的阴谋,和KEGG浓缩分析进行R软件(版本4.2.1)准备和心烦意乱的阴谋策划BioLadder (https://www.bioladder.cn/)。此外,字符串(https://cn.string-db.org/)和Cytoscape (v3.9.1版)软件是用来研究蛋白质−交互(PPI)网络和基因集富集度分析是由使用GSEA软件(版本4.2.3)。
2.8 RNA提取和RT−PCR
新鲜的肝组织的总RNA提取使用试剂盒试剂(美国表达载体,卡尔斯巴德,CA)和RNA质量测量使用Nanodrop2000通过计算260/280的比例。根据制造商的指示,我们reverse-transcribed 5μg Transcriptor的孤立的RNA合成第一链cDNA工具包(罗氏诊断,曼海姆,德国)。实时PCR (RT−PCR)进行测量的相对表达基因通过SYBR绿色大师(火箭)染料(罗氏诊断,曼海姆,德国)和7000年ABI棱镜序列检测系统(美国应用生物系统公司,培育城市,CA)。改变目标mRNA标准化β-actin mRNA水平为每个样本一式三份。2 -△△Ct方法用于确定相对mRNA表达水平。补充表1列出此调查使用的引物序列。
2.9数据和统计分析
GraphPad棱镜8(美国GraphPad软件,拉霍亚,CA)应用于分析在这项研究中,所有数据和数据表示为平均值±标准偏差(SD)。2-tailed学生的t检验比较两组之间的显著差异,三个或多个执行和单向方差分析比较分析。P值被认为是重要的p <0.05。
3的结果
3.1 CS271011显示高甲状腺激素受体β活性和选择性
球型- 3196据报道为THR-β/ THR-α28-fold选择性共激活剂游离招聘试验(13)。CS271011的识别能力和选择性,我们进行了细胞荧光素酶报告基因分析的目标。结果表明,活化(AC CS271011达到了50%50THR-α和μM THR-βμM浓度的35.17和0.65,分别,而结果球型- 3196 149.0μM和3.11μM (表1)。因此,THR-α的激活率和THR-βCS271011和球型- 3196分别为54.12和47.93,表明CS271011显示高级THR-β活动在球型- 3196。CS271011和球型- 3196显示在T3 THR-β选择性高,消极的控制与强大的力量在这两种亚型,但non-pronounced选择性(图1一个)。CS271011 THR-α活动也表现出高于球型- 3196,所以我们需要计算安全窗口的化合物。此外,这两种药物也有类似的活动上升区间,CS271011 THRβ活动(更强图1 b)。
图1甲状腺激素受体的选择性激活β和α和药物动力学(PK) CS271011和球型- 3196为每个子组(n = 3)。(一)甲状腺激素受体的激活β和α;(B)甲状腺激素受体的选择性激活率对甲状腺激素受体αβ;(C)正常小鼠血清药代动力学曲线处理CS271011(3毫克/公斤,10毫克/公斤)和球型- 3196(3毫克/公斤,10毫克/公斤)口服一次。组织分布研究CS271011 3毫克/公斤(D),CS271011 10毫克/公斤(E)球型- 3196 3毫克/公斤(F)和球型- 3196 10毫克/公斤(H);(G)CS271011的血清浓度变化与不同的剂量和球型- 3196。红色的虚线(A, B)表明50%的激活甲状腺激素受体亚型。所有数据提出了均值±SD。三碘甲状腺氨酸T3。
3.2 CS271011展品良好的PK属性和liver-targeted
然后,我们研究了PK属性在正常C57BL / 6 j小鼠单个CS271011和球型投手在3 - 3196毫克/公斤,10毫克/公斤口服填喂法(表2)。CS271011表现出良好的PK属性,包括曲线下的面积(AUC),平均停留时间(捷运),半衰期(t1/2),峰值时间(T马克斯),峰值浓度(C马克斯),剂量依赖性的方式。结果表明,两种剂量的CS271011高度积累在肝脏比其他组织,特别是管理局(2和4小时后图1汉英,H)。肝脏/血清CS271011大约是4:1的比例在两个政府,血清和肝脏的主要比率/高出约26.2倍和5.96倍的心脏和肾脏,分别为(补充表2)。球型- 3196还演示了有利的PK属性和liver-targeted (图1 c, F-H)和提出更高的生物利用度在活的有机体内比CS271011在同一剂量。
3.3 CS271011并不影响戴奥小鼠的体重和食物摄入量
见图2一个,老鼠食物饮食或高脂肪饮食连续12周,然后收到了10周治疗。动物的体重和食物摄入量测量每日治疗期间(图2 b, C)。我们观察到一个戏剧性的减少体重球型- 3196治疗组而不是CS271011集团(图2 b)。然而,无论是CS271011还是球型- 3196阻碍进食老鼠戴奥(图2 c)。数据显示,CS271011演示了一个低对动物体重的影响。
图2CS271011和球型- 3196对体重的影响和食物摄入量戴奥模型。(一)CS271011治疗策略设计;(B)小鼠的体重变化在10周CS271011治疗;(C)食物摄入量的变化。结果均值±SD。* * * * p < 0.05和p < 0.001表示数据与戴奥控制;ns,不重要;n = 39。
3.4 CS271011能降低血清三酰甘油和胆固醇的水平,导致肝损伤
探索的影响CS271011改善戴奥小鼠血清脂质含量,测量血清TG、TC (图3 a, B)。戴奥老鼠显示1.56倍和1.96倍高血清TG、TC浓度与食物的饮食控制相比,表明该模型成功建立了进一步评估。经过10周的治疗,CS271011和球型- 3196显示显著减少血清TG, TC戴奥控制相比,而CS271011剂量依赖性降低血清TC。此外,我们观察到类似的功效CS271011和球型- 3196对血清指标在同一剂量。我们也观察到,血清ALT和AST并没有在戴奥老鼠和治疗组显著升高,表明该模型表现出没有严重的肝损伤,也没有观察CS271011和球型- 3196对ALT和AST水平,这表明无论是药物可能会导致肝损伤(图3 c, D)。此外,血清高山和治疗药物肝毒性的进一步验证测试(补充图1),没有明显的变化在不同浓度的CS271011组与对照组相比,表明CS271011表现出肝安全。
图3CS271011和球型- 3196对血清戴奥模型中的参数。(一)血清TG水平;(B)血清TC水平;(C)血清AST水平;(D)血清ALT水平。所有的数据表示为均值±SD。* p < 0.05和* * * * p < 0.0001表示数据与戴奥控制;ns,不重要。C, chow饮食对照组(n = 5);D,戴奥对照组(n = 8);CS1, CS271011 1毫克/公斤组(n = 9);CS3 CS271011 3毫克/公斤组(n = 9);M3,球型- 3196 3毫克/公斤组(n = 8);TG,甘油三酸酯; TC, cholesterol; AST, aspartate transaminase; ALT, alanine transaminase.
3.5 CS271011减轻肝脏脂质积累和脂肪变性
牺牲后,小鼠体重,肝脏和心脏被移除,重计算肝脏重量与体重的比例(LW / BW)。正如预期的那样,戴奥老鼠表现出更大的肝脏体积(图4一)和更高的肝脏重量(图5一个)比食物的饮食控制。LW / BW之间的控制和模型小鼠没有明显不同,由于更高的戴奥老鼠的体重增加(图5 b)。10周后药物干预,CS271011和球型- 3196大幅减少肝脏重量和LW / BW, CS271011显示存在剂量依赖的相关性和比较与球型- 3196在同一剂量效应(图5一个)。此外,CS271011和球型- 3196不影响心脏重量或心脏重量比体重(HW / BW),建议小心脏副作用的药物(补充图S2)。
图4CS271011减轻肝脏脂肪变性和肝脂质积累。(一)代表图像的形态学差异)染色,油红O染色肝组织的五个不同的组。(x20的放大,规模酒吧= 50µm);(B)油红O染色法的定量分析;(C)非酒精性脂肪肝得分变化不同组的动物(C: n = 5;D: n = 8;CS1: n = 9;CS3: n = 9;M3: n = 8)。所有数据提出了均值±SD。* * * p < 0.05, p < 0.01, * * * p < 0.001表示数据与戴奥控制;ns,不重要。C, chow饮食对照组(n = 5);D,戴奥对照组(n = 8); CS1, CS271011 1 mg/kg group (n=9); CS3, CS271011 3 mg/kg group (n=9); M3, MGL-3196 3 mg/kg group (n=8); ORO, Oil red O; NAFLD, Non-alcoholic fatty liver disease.
图5CS271011减少肝脏重量和改善肝脏生化指标。(一)肝脏重量五组的变化。(B)肝脏重量比体重;(C)肝脏TG;(D)肝脏TC。结果表示为均值±SD, * * * p < 0.05, p < 0.01, * * * * p < 0.0001表示数据与戴奥控制;# p < 0.05代表球型- 3196 3毫克/公斤组与CS271011 3毫克/公斤组;ns,不重要。C, chow饮食对照组(n = 5);D,戴奥对照组(n = 8);CS1, CS271011 1毫克/公斤组(n = 9);CS3 CS271011 3毫克/公斤组(n = 9);M3,球型- 3196 3毫克/公斤组(n = 8);LW,肝脏重量; BW, body weight.
随着肝脏脂肪生成,主要负责CS271011的目标,戴奥小鼠的病理变化,是否恢复受体激动剂,是黄金标准dyslipidaemia或非酒精性脂肪肝;因此,我们合格的肝脏脂肪变性和膨胀指数等)和奥罗染色(图4一)。结果表明,同时CS271011和球型- 3196剂量(3毫克/公斤)降低了奥罗染色区(图4 b)和脂肪变性的分数(图4 c),而1毫克/公斤CS271011显示试验都没有显著影响。这两种药物的剂量3毫克/公斤也减轻肝不断膨胀的相当大的影响,但不是小叶炎症(图4 c),而CS271011 1毫克/公斤显示指数都没有明显缓解。戴奥模型的平均NAS分数大约是5,这符合轻度纳什的标准。CS271011 3毫克/公斤但不是1毫克/公斤极大地降低了NAS得分与同等功效的戴奥老鼠球型- 3196治疗组。
确认CS271011在肝脏脂质代谢的作用,我们还进行了化验确定肝脏TG, TC水平(图5 c, D)。正如所料,CS271011 3毫克/公斤连同球型- 3196明显减少肝脏TG、TC的浓度,而CS271011 1毫克/公斤显著降低肝TC。在一起,在同一剂量,CS271011和球型- 3196份额比较对戴奥小鼠肝脏病理的影响。
3.6 CS271011强烈调节脂质代谢相关基因表达和主要影响胆固醇和类固醇代谢通路
进一步探索CS271011在脂质代谢的机制,我们评估了差异表达基因(度)不同的药物治疗组的肝rna序列的分析,和度的分布在五组心烦意乱的情节所示(图6)。意义的差异度筛选的标准包括一个调整P值(padj) < 0.05和log2FoldChange > 1。与食物的饮食控制相比,戴奥老鼠55调节和35个表达下调基因,其中大多数是密切相关的脂质本地化,脂质运输和代谢途径(补充数据S3A, C和图S4A)。与戴奥对照组相比,小鼠接受CS271011 1毫克/公斤(补充数据S3B, D和图S4B),CS271011 3毫克/公斤(图6 c),和球型- 3196 3毫克/公斤(图6 d)显示显著变化在142、220和456个基因,分别。去KEGG分析表明,度CS271011 3毫克/公斤组主要是浓缩在类固醇代谢过程中,胆汁分泌和胆固醇代谢(图7 a, C)。相比之下,浓缩的显著度球型- 3196治疗组主要是脂肪酸的代谢过程中,类固醇代谢和PPAR信号通路(图7 b, D)。基因集富集分析(GSEA)显示两组的丰富度。度CS271011 3毫克/公斤组主要是富含类固醇生物合成磷脂酰肌醇信号系统,胆固醇代谢(图8),结果在球型- 3196治疗组在类固醇生物合成主要是丰富,氧化磷酸化和自身免疫性甲状腺疾病(图8 b)。总之,通路之间的差异的结果CS271011和球型- 3196组显示CS271011可能更喜欢影响类固醇和胆固醇的代谢,而球型- 3196也影响了脂肪酸代谢影响同一通路CS271011除外。结果GSEA戴奥模型和CS271011 1毫克/公斤集团所示补充自己的数据,D。
图6肝基因表达的不同群体评估RNA序列每组(n = 3)。(一)心烦意乱的情节展示了五组度的分布。垂直直方图代表了基因在不同事件的总数,和左边栏情节代表基因的大小设置5组。点代表不同的组,虚线显示了团体参与活动。橙色显示最大数量的相同的基因在所有5个组。粉色表示最多的相同的基因的CS3和M3组。蓝色表示组最多的相同的基因包含在CS1, CS3、和M3组;(B)热图团体之间的度;(C)火山情节之间的度组(CS3 vs . D);(D)火山阴谋集团之间的度(M3比D)。D,戴奥对照组;CS3 CS271011 3毫克/公斤组;M3,球型- 3196 3毫克/公斤组;度,差异表达基因。
图7去KEGG浓缩的肝度分析CS271011 3毫克/公斤组和球型- 3196 3毫克/公斤。(一)去度分类(CS3 vs . D);(B)去度分类(M3和D);(C)KEGG度分类(CS3 vs . D);(D)KEGG度分类(M3比D)。D,戴奥对照组;CS3 CS271011 3毫克/公斤组;M3,球型- 3196 3毫克/公斤组;去,基因本体;KEGG京都基因和基因组的百科全书;英国石油(BP)、生物过程;CC,蜂窝组件;MF、分子功能。
图8GSEA和PPI网络的度CS271011 3毫克/公斤组和球型- 3196毫克/公斤。(一)GSEA度(CS3 vs . D);(B)GSEA度(M3和D);(C)PPI网络的节点度和中心基因筛选(CS3 vs . D);(D)PPI网络的节点度和十大中心筛选基因(M3比D)。节点代表不同的蛋白质,节点的颜色范围从红色到黄色,交互的程度有关,一个节点的大小与log2FoldChange值呈正相关。D,戴奥对照组;CS3 CS271011 3毫克/公斤组;M3,球型- 3196 3毫克/公斤组;GSEA、基因集富集分析;PPI、蛋白质−蛋白质相互作用。
然后,PPI网络集群应用验证前10位的基因治疗,其中大部分CS271011 3毫克/公斤集团参与脂质和类固醇代谢,如3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme还原酶(Hmgcr),胆固醇7α羟化酶(Cyp7a1)和角鲨烯环氧酶(Sqle),前两个基因编码病原反应酶对胆固醇和胆汁酸的合成,而后者类固醇生物合成的一个函数(图8 c)。有趣的是,球型- 3196多样化监管这些途径,但通过不同的基因,如细胞色素P450,家庭2亚科e,多肽1 (Cyp2e1)和细胞色素P450,家庭3亚科,多肽11 (Cyp3a11)在脂质代谢和hydroxy-delta-5-steroid脱氢酶,3β-和类固醇delta-isomerase 2 (Hsd3b2在类固醇函数()图8 d)。中心基因的戴奥和CS271011 1毫克/公斤组织分析了PPI网络所示补充数据S4E, F。
随后,我们通过RT−PCR验证这些dye-regulated基因(图9)。如半胱氨酸亚磺酸脱羧酶基因(Csad30(25),溶质载体家庭成员Slc25a30),三叶草因素家庭肽3 (Tff3),它在戴奥老鼠表达下调,获救CS271011和球型- 3196。相反,脂肪生成基因甾醇等监管元素绑定转录因子1 (Srebf1)是由这两种受体激动剂,强烈表达下调和细胞色素P450,家庭4亚科,多肽10 (Cyp4a10)由球型- 3196明显下调,限制肝脂质积累。此外,CS271011和球型- 3196积极参与cholesterol-related代谢调控基因的表达,如低密度脂蛋白受体(LDLR),Cyp7a1细胞色素P450家庭17亚科一员1 (Cyp17a1),甾醇监管元素绑定转录因子2 (Srebp2),Sqle,消极监管ATP结合盒亚科3 (C成员Abcc3)。此外,在类固醇代谢的规定,这两种受体激动剂调节细胞色素P450的表达家庭成员39亚科1 (Cyp39a16)和减少的表达hydroxysteroid 17 beta脱氢酶(Hsd17b6)。此外,THR-related基因,如甲状腺激素响应(Thrsp),iodothyronine deiodinase 1 (Dio1)和苹果酸脱氢酶1 (组织),还测试了刺的验证激活。
图9用力推的表达,肝和心脏与脂质和能量代谢相关的基因被RT−PCR验证。(一)用力推相关基因;(B)脂质代谢相关的基因;(C)胆固醇代谢相关基因;(D)类固醇代谢相关的基因;(E)心肌能量代谢相关的基因。所有数据提出了均值±SD。* * * p < 0.05, p < 0.01, * * * p < 0.001, * * * * p < 0.0001表示数据与戴奥控制;# # # # p < 0.05, p值均< 0.001,# # # # p < 0.0001代表球型- 3196 3毫克/公斤组与CS271011 3毫克/公斤组;ns,不重要。C, chow饮食对照组(n = 5);D,戴奥对照组(n = 8);CS1, CS271011 1毫克/公斤组(n = 9);CS3 CS271011 3毫克/公斤组(n = 9);M3,球型- 3196 3毫克/公斤组(n = 8)。
3.7对心脏和肾脏CS271011没有造成影响
心脏的RNA-seq表明两种剂量的CS271011没有造成心脏的重要度与戴奥模型(补充图S5),与心肌能量代谢相关基因的表达,如线粒体3 -磷酸甘油脱氢酶(mGPDH)是由rt - pcr验证,显示在所有组(没有显著的变化图9 e)。此外,肾细胞系(HMC和NRK49F), CS271011和球型- 3196表现出不影响细胞的生存能力,证明这两个化合物可能是安全的在肾细胞(补充图S6)。
4讨论
应该显示一个最佳THR-β兴奋剂健壮THR-β效力与代谢调节和最小的甲状腺激素受体α活动,负责的主要负面影响骨骼和心脏。因此,THR-β选择性在药物开发中扮演着关键角色,球型- 3196,第三阶段的化合物,有可能成为治疗hyperlipidaemia和liver-related疾病的关键球员,比如纳什(17)。候选人是否存在可能与球型- 3196可能解决这个未满足临床需要代谢紊乱研究人员正试图回答的问题。
为了实现这个目标,我们设计了一个新的分子结构和合成一种新型化合物(CS271011)来验证其疗效在临床前研究中与球型- 3196。我们的研究结果显示,CS271011引发甲状腺激素受体βAC50较低和选择性高于球型- 3196在体外,促使进一步的药物动力学研究。在药代动力学研究中,CS271011表现出有利的PK属性在正常C57BL / 6 j小鼠,暗示其潜在的疗效研究在活的有机体内。有趣的是,但最少、CS271011还显示liver-targeted,关键属性治疗代谢紊乱的肝脏在脂肪生成中起着关键作用,脂质运输、和脂解作用。
动物模型的选择是至关重要的代谢研究,概括人类疾病的生理和病理机制(19)。许多动物模型用于研究代谢紊乱,但其中的一些概括人类疾病发生和进展(20.)。例如,急性小鼠模型美联储只有西方饮食显示升高血清TG和/或TC肝脏炎症和纤维化,但没有明显不同于人类疾病,长期不健康的生活方式的后果(21,22)。基因修改模型如db / db或ob / ob老鼠与人类疾病分享一些功能,但是这些基因改变患者只占一小部分(23)。因此,我们建立了一个戴奥小鼠模型与长期高脂肪饮食喂养时期类似代谢紊乱患者没有限制卡路里摄入量和展览并发症如肥胖、糖尿病、dyslipidaemia和非酒精性脂肪肝。如前所述,戴奥模型显示体重增加,升高血清和肝脏TG、TC和更高的NASs与食物的饮食控制(图2- - - - - -5)。值得注意的是,戴奥小鼠血清TG增加但仍在正常生理范围内,表明这不是一个适当的模型来评估hyperlipidaemia。这个模型也具有轻微纳什模型的NAS分数(~ 5),脂肪变性的分数是最高的,然后不断膨胀,最后小叶炎症的分数。没有观察到明显的肝脏炎症或纤维化这个模型。这个结果之后的证据表明,大多数脂肪食源性小鼠模型与节食时间短于20 - 30周并没有表现出显著的肝脏炎症和纤维化(22)。此外,这个戴奥模型应用于评估大多数THR-β受体激动剂的功效,如球型- 3196和VK2809, II或III期临床试验(12,18,24)。
因此,我们假设CS271011可能与球型竞争- 3196戴奥在小白鼠实验中根据其活动和PK的研究中,与球型比较影响- 3196在活的有机体内(PK研究显示),但与更高的THR-β激活在体外。正如所料,动物研究表明这两种受体激动剂在相同剂量之间比较疗效在所有测试参数。然而,低剂量的CS271011(1毫克/公斤)没有显示竞争结果与球型- 3196(3毫克/公斤),这可能是由于CS271011 PK属性不足,THR-β选择性更大。一般来说,唯一的区别在于,球型- 3196但不是CS27011控制戴奥老鼠的体重增加。然后,我们分析了球型- 3196在NASH患者的临床资料,发现腹泻是一种最严重的副作用报道(16)。然而,其他THR-β受体激动剂,如VK2809,没有表现出明显瘦身效果相同的小鼠模型(12,18,24),这表明CS271011在这方面可能更安全。
进一步发现CS271011的安全性,我们也比较心脏重量和HW / BW在不同组(补充图S2),这与心脏方面的疾病,如甲状腺机能亢进。如图所示,CS271011和球型- 3196都被证明是安全的心脏由于其低THR-α活动。mGPDH是一个指示器上的不利影响心脏,引起T3 (25),而CS271011连同球型- 3196仅影响其表达的心戴奥老鼠(图9 e)。此外,RNA-seq心脏不同组数据显示,几乎没有显著度存在CS271011组相比,戴奥模型(补充图S5),表明心脏CS271011没有造成不利影响。在肾细胞系的考验,无论是CS271011还是球型- 3196没有细胞毒性,进一步确认CS271011肝脏特异性效应没有其他组织损伤(补充图S6)。hepatoxicity,没有海拔AST、ALT、高山和CS271011观察治疗组治疗组,表明这种化合物是安全没有造成肝损伤(图3 c, D和补充图S1)。
从力学上看,CS271011也具有相近的基因调控面板与戴奥老鼠球型- 3196 (图6- - - - - -8)。进一步分析显示,CS271011可能分化基因调控胆固醇和甾醇代谢,但需要进行更多的研究。
5的结论
我们开发了一种新的口服liver-targeted THR-β兴奋剂,CS271011,效力高、选择性和潜在治疗代谢疾病如高胆固醇血症和非酒精性脂肪肝。然而,心脏和其他器官的脱靶效应和改善肝脏炎症和纤维化的CS271011在纳什和肝纤维化模型需要进一步调查。
数据可用性声明
提出了原始的贡献研究公开。这些数据可以在这里找到:https://www.ncbi.nlm.nih.govSRA加入数字SRR22463062-SRR22463091, BioSample到达SAMN31936366-SAMN31936395和BioProject入世PRJNA906730。
道德声明
动物研究回顾和批准深圳北京大学——香港科技大学医学中心伦理委员会对实验动物的福利(批准号2022 - 988)。
作者的贡献
SLin进行动物实验的设计和实施,数据收集和分析,daft-writing。SH参与研究和daft-writing的设计。ZD化合物的设计和合成。YZhang参与动物实验的设计。LH, YW, ZW, NH和LW参与进行动物实验和分析。SLv,佐,GY,王寅完成了数据校正和分析。YZhou和ZF构思的这项研究中,给予资金支持,参与修订手稿。所有作者阅读和批准最终的手稿。
资金
这项研究是由深圳市科技计划项目(JSGG20191129094408360)、广东省医学科学技术研究基金(A2021178),科学、技术和创新委员会深圳直辖市(JCYJ20190813094603736)和三明医学项目在深圳(SZSM201612061)。
确认
我们要感谢北京大学实验动物中心深圳——香港科技大学医学中心和实验动物中心深圳Chipscreen生物科学有限公司有限公司
的利益冲突
作者SH, ZD YZhang, LH, YW, ZW, NH, LW, YZhou是受雇于深圳市Chipscreen生物科学有限公司有限公司作者SH是受雇于成都Chipscreen制药有限公司
其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
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收到:2022年11月28日;接受:09年1月2023;
发表:2023年1月20日。
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