首次发现一类高效的双重调节剂FXR/HSD17B13，用于治疗与代谢紊乱相关的脂肪性肝炎

《Bioorganic Chemistry》：Discovery of the first-in-class highly potent FXR/HSD17B13 dual modulator for the treatment of metabolic dysfunction-associated steatohepatitis

新型非羧酸FXR/HSD17B13双重调节剂10在代谢性脂肪性肝炎中显著改善肝损伤，机制涉及脂质代谢、炎症和纤维化调控，效果与奥贝替酸相当。

　　

Xue Xu|Yuxia Liu|Zhongcheng Yang|Zhican Wu|Wenli Guo|Min Yang|Jiajing Xia|Chuanbin Wu|Zheng Li|Guohua Cheng

济南大学药学院，中国广州

摘要

代谢功能障碍相关性脂肪性肝炎（MASH）是一种由多种病理机制驱动的复杂代谢疾病。我们之前报道了首个基于FXR和HSD17B13协同作用的双重调节剂1。然而，化合物1的羧酸片段可能导致其膜渗透性较差。为了探索非羧酸类调节剂，我们采用了引入羧酸生物异构体的设计策略，从而发现了首个非羧酸类双重FXR/HSD17B13调节剂10（FXR EC₅₀：79 nM；HSD17B13 IC₅₀：180 nM）。在WD + CCl₄共同诱导的MASH模型中，化合物10以剂量依赖的方式显著改善了脂肪肝症状，其治疗效果与相同剂量下的奥贝胆酸（20 mg/kg）相当。此外，化合物10还调节了MASH的多种病理机制，包括脂质代谢、炎症和纤维化。鉴于这些有吸引力的结果，双重FXR/HSD17B13调节剂10值得进一步评估，作为新型抗MASH药物。

引言

代谢功能障碍相关性脂肪肝病（MAFLD）是一种由多种因素引起的代谢紊乱，逐渐发展为脂肪性肝炎（MASH）[1]。尽管首个抗MASH药物resmetirom已获得FDA批准[1]，但该领域仍缺乏有效的治疗选择。MASH是一种由多种致病机制驱动的复杂疾病[2][3]，单靶点药物难以有效调控其多种病理状态。因此，迫切需要开发多靶点药物以实现更好的治疗效果。

法尼醇X受体（FXR）主要表达在肝脏和肠道中，通过调节胆汁酸、脂质和葡萄糖的代谢在MASH的治疗中发挥重要作用[4][5][6][7]。FXR主要通过FXR–SHP和FXR–FGF15/19信号通路缓解MASH。激活FXR/SHP通路可抑制SREBP-1c和CYP7A1的表达，从而分别抑制甘油三酯（TG）和胆汁酸的合成。此外，FXR/SHP还调节其他下游靶点——例如上调胆汁盐输出泵（BSEP）以促进胆汁酸排泄，下调NTCP以减少胆汁酸的重吸收，这些机制共同有助于改善MASH[4]。在肠道中激活FXR/FGF15/19通路后，FGF15/19的产生会抑制CYP7A1的表达，进而抑制肝脏中的胆汁酸合成[8]。基于FXR在MASH中的作用，已经开发出许多FXR激动剂，包括经典的FXR激动剂奥贝胆酸（OCA）、GW4064、Cilofexor和LY2562175（图1）[9][10][11][12]。

17-β-羟基类固醇脱氢酶13（HSD17B13）主要表达在肝细胞脂滴中，在脂质代谢中起关键作用，并与MASH的发展和进展密切相关[13][14]。许多研究表明，HSD17B13在MAFLD中显著上调[15]，其过表达会导致小鼠模型中的脂肪肝[16]。HSD17B13的功能丧失突变对MASH具有保护作用，抑制HSD17B13已被证明可以减轻MASH模型中的肝纤维化[17]。因此，针对HSD17B13成为治疗MAFLD的有希望的策略。目前，HSD17B13抑制剂的结构类型主要集中在酚类化合物上（图1A）。首个小分子HSD17B13抑制剂BI-3231减少了TG积累并改善了线粒体功能[18][19]，显示出其在代谢调节方面的潜力。我们之前报道的HSD17B13抑制剂CLR-32也在MASH模型中表现出优异的脂肪肝缓解效果[20][21]。此外，siRNA ARO-HSS降低了MAFLD患者的肝酶水平[22]。这些研究表明，HSD17B13可能是治疗MASH的有希望的目标。

考虑到FXR和HSD17B13在MASH中的协同作用，我们首先基于高通量筛选技术探索了双重FXR/HSD17B13调节剂1和2（图1B）[23]。尽管化合物1表现出良好的双重靶点活性，但其羧酸片段可能导致膜渗透性较差。此外，由于其羧酸片段与HSD17B13抑制剂的酚类片段在酸度上存在显著差异，这也可能是其HSD17B13抑制活性较弱的原因。因此，我们引入了生物异构体的设计策略来探索非羧酸类FXR/HSD17B13双重调节剂（图2）。在本文中，我们通过替换化合物1中的羧酸片段来探索其化学空间，从而发现了首个在两个靶点上具有平衡活性的非羧酸类双重FXR/HSD17B13调节剂10。在WD + CCl₄共同诱导的MASH模型中，化合物10通过调节与脂质代谢、炎症和纤维化相关的多种病理机制，以剂量依赖的方式显著改善了脂肪肝症状。

部分内容摘要

化学

目标化合物的合成路线详见方案1、方案2和方案3。如方案1所示，异噁唑中间体（8a-d）通过五步过程制备。中间体（2a-c）是通过羟胺与苯甲醛（1a-c）缩合得到的。将2a-c与3a反应后得到氯化中间体4a-c。随后，在温和碱性条件下，4a-c与5a-b环化生成异噁唑（6a-d），再进一步转化为醇类

结论

为了探索非羧酸类FXR/HSD17B13双重调节剂，我们通过替换羧酸片段来探索先导化合物1的化学空间，从而发现了首个非羧酸类双重FXR/HSD17B13调节剂10。在结构-活性关系研究中，化合物10表现出最佳的双重靶点活性平衡（FXR EC₅₀：79 nM；HSD17B13 IC₅₀：180 nM）。分子模拟研究进一步阐明了这一特性

一般化学信息

用于化合物制备的所有材料、试剂和溶剂均为市售分析纯产品，除非另有说明，否则无需进一步纯化即可直接用于合成。所有反应的进程均通过薄层色谱（TLC）在紫外光（F-254）下进行监测。柱层析使用硅胶进行。Bruker ACF-300Q仪器用于测量NMR光谱（¹H NMR、¹³C NMR）

CRediT作者贡献声明

Xue Xu：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，项目管理，方法学研究，实验设计，数据管理，概念构思。Yuxia Liu：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，项目管理，实验设计，数据管理。Zhongcheng Yang：撰写 – 原稿撰写，方法学研究，实验设计，数据管理。Zhican Wu：撰写 – 原稿撰写，项目管理，实验设计。Wenli Guo：撰写 – 原稿撰写，项目管理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了广州市科学技术项目（项目编号：202102070001）的支持。