研究开发新的3βHSD1抑制剂HEAL116改善前列腺癌ARPI耐药性

6月26日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心李振斐研究组联合中国科学院上海药物研究所/国科大杭州高等研究院胡有洪研究组、刘佳研究组，复旦大学任若冰研究组，在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了题为Fine structural design of 3βHSD1 inhibitors for prostate cancer therapy的论文。该研究基于AlphaFold2预测3βHSD1三维结构并开展精细药物设计，开发了3βHSD1新抑制剂HEAL-116，兼具优越的3βHSD1抑制效力和良好的药代动力学特性，为前列腺癌治疗和克服二代抗雄药物（ARPIs）耐药性提供了新策略。

前列腺癌是全球男性最常见的恶性肿瘤之一。靶向雄激素-雄激素受体信号通路的激素治疗有效延缓了前列腺癌进展。然而，药物耐受不可避免，晚期前列腺癌的后续治疗需要新的治疗靶点和治疗策略。

前期研究发现，代谢酶3βHSD1介导的雄激素代谢、甾体代谢和药物代谢推动了前列腺癌的恶性进展，在阿比特龙、恩杂鲁胺等二代抗雄药物的耐药中起关键作用，并率先鉴定到3βHSD1的抑制剂biochanin A（BCA）。然而BCA口服生物利用度低，导致其难以临床转化。该研究工作通过多维度计算生物学手段突破结构解析瓶颈，实现了3βHSD1抑制剂的精准高效优化。

研究人员通过整合AlphaFold2蛋白质结构预测、分子动力学模拟及量子化学计算等技术，成功构建了3βHSD1的高精度三维结构模型，并揭示了其独特的催化机制和底物结合口袋特征。在此基础上，研究团队对3βHSD1抑制剂BCA进行系统性结构优化，通过精准的分子空间构型和电荷分布，设计出一系列新型高效抑制剂，最终筛选出HEAL-116作为高效特异性抑制剂。HEAL-116不仅增强了与3βHSD1底物结合口袋的特异性，还通过引入亲水基团显著提高了其口服生物利用度。研究人员对HEAL-116进行了一系列体外和体内的生物学功能验证。体外实验显示，HEAL-116能有效抑制3βHSD1活性，且不引发转录组显著改变和激酶组活性变化。体内实验进一步证实，HEAL-116单药治疗可抑制前列腺癌移植瘤生长，与二代抗雄药物联用时更呈现协同增效作用。

该研究工作证实了基于人工智能预测结构的理性药物设计策略，为克服前列腺癌耐药性提供了全新策略，更为3βHSD1靶向治疗的临床应用奠定了基础。

研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会等的支持。

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