【盤點】單酰甘油酯酶（MAGL）抑製劑的研究進展

單酰甘油酯酶（Monoacylglycerol lipase,MAGL）是一種絲氨酸水解酶^[1]，不僅能在脂質代謝中將三酰甘油分解為遊離脂肪酸和甘油，為機體供能，而且能夠水解2-花生四烯酸甘油酯（2-AG），調節體內大麻素係統信號轉導。2-花生四烯酸甘油酯是內源性大麻素係統組成部分，而內源性大麻素與機體腦損傷保護，免疫應答，炎症反應等有關；最新的研究指出，內源性大麻素係統在部分腫瘤中可以抑製癌細胞增殖，誘導腫瘤細胞凋亡，在腫瘤生長中影響腫瘤血管生成。

單酰甘油酯酶小百科

單酰甘油酯酶是絲氨酸水解酶家族中的一員，絲氨酸水解酶家族包括250種不同的蛋白酶，是原核和真核細胞中最龐大的酶家族之一。絲氨酸水解酶的激活是通過活性中心一組氨基酸殘基變化實現的，並在多種人體生理過程和疾病中起到關鍵作用，特別是在消化，凝血和補體係統方麵。由於絲氨酸水解酶的重要研究價值使得大量的不同結構的絲氨酸水解酶抑製劑被研發出來，這些抑製劑一方麵可作為潛在的治療藥物，另一方麵可作為有價值的小分子探針來研究絲氨酸水解酶的功能。但是，盡管有多個先導結構被發現可以抑製絲氨酸水解酶，卻依舊缺乏高活性、高選擇性的抑製劑。

盡管絲氨酸水解酶在結構上存在高度差異性，但它們的催化機製卻是相同的，具體的過程是：

單酰甘油酯酶的體內調節作用

1，MAGL與脂質代謝網絡密切相關，MAGL可通過MAGL-FFA（遊離脂肪酸）通路調節脂肪酸代謝網絡。

2，體內研究表明，MAGL的抑製劑在小鼠炎症和神經性疼痛模型中發揮抑製大麻素Ⅰ型受體（CB1）的作用。

3，2012年，在阿爾茨海默氏病小鼠模型中證實：抑製MAGL能夠顯著降低澱粉樣神經病理，減少神經炎症和退化，改善突觸和認知功能。

4，另外一些研究發現MAGL抑製劑對非甾體抗炎藥引起的胃出血模型和炎症性腸病模型起到良性作用。

肝癌是常見的肝髒原發性惡性腫瘤，其致死率居世界第三位，並在世界範圍內呈現逐年上升趨勢。深入研究肝癌的發病機製，尋找肝癌組織中異常表達的基因或蛋白發現：肥胖和脂質代謝紊亂是肝癌發生的高危因素，而肥胖和脂質代謝紊亂又與單酰甘油酯酶密切相關。

MAGL在惡性黑色素瘤、乳腺癌及卵巢癌細胞中明顯升高，MAGs水平下降，遊離脂肪酸（FFAs）水平上升。通過MAGL-FFA通路，惡性腫瘤細胞可以引起溶血磷脂酸（LPA）、溶血磷脂酰膽堿（LPC）、溶血磷脂酸乙醇胺（LPE）、前列腺素E2（PGE2）等一係列脂質信號分子水平上升。其中PGE2的上升，可使下遊的Tyr397位點磷酸化，然後與蛋白受體和生長因子結合，促進細胞的轉移和侵襲能力。而溶血磷脂酸（LPA）能激活多種G蛋白偶聯受體，通過不同的抗凋亡信號通路，促進腫瘤細胞的存活和增殖。

部分已報道的MAGL抑製劑

在過去的10年裏，一直在努力開發新型MAGL抑製劑，現已報道的小分子類MAGL抑製劑大約有20個，主要包括MAGL內源性底物2-AG的模擬類似物和各種從化合物庫中篩選獲得並改造的化合物。

Long等^[2]通過基於活性的蛋白譜學研究方法（activity-basedproteinprofiling，ABPP），發現呱啶氨基甲酸酯類化合物JZL184，其在低濃度下能選擇性抑製小鼠腦蛋白中MAGL的活性。在用JZL184處理小鼠後，2-花生四烯酸甘油酯（2-AG）的表達水平顯著提高5-10倍。

為了進一步的提高抑製劑的選擇性，Chang等^[3]設計了化合物KML29，ABPP實驗表明KML29在活體及離體條件下均能選擇性抑製MAGL的活性。

Niphakis等^[4]發現丁二酰亞胺基甲酸酯類化合物MJN110，其同樣可以在活體及離體條件下高效、高選擇性抑製MAGL的活性。

2013年，Aaltonen等^[5]發現呱啶三唑脲類化合物JJKK-048能超高效抑製MAGL的活性，其IC50值小於0.4Nm，同時在ABPP實驗發現：JJKK-048對MAGL具有極高的選擇性。

在小分子抑製劑不斷被研究開發過程中，天然產物一直以來都是其重要來源之一，已報道的天然MAGL抑製劑包括扁塑藤素，大戟二烯醇和丹參酮ⅡA3類結構，但是這三類結構均為萜類化合物，且都具有較高的親脂性，這限製了對這些化合物進一步進行藥物化學改造的可能性，因此尋找新型天然或非天然MAGL抑製劑仍是該研究領域的熱點。

MAGL抑製劑的近期研究熱點

盡管已經有多個MAGL抑製劑已經被報道，但是高活性、高選擇性、具有成藥性的MAGL抑製劑依舊卻乏。

單酰基甘油脂肪酶(MGLL或MAGL)是調節內源性大麻素和類二十醇類信號通路的一個臨界點，從而為神經和神經退行性疾病提供新的治療機會。Cisar等人在文獻^[6]中提出了以六氟異丙基氨基甲酸酯為基礎的MGLL不可逆抑製劑的開發及優化，最終得到高效、選擇性和口服有效的ABX-1431。ABX-1431在一期臨床研究中耐受性良好，安全性高，並在患有神經係統疾病的患者中顯示了較好的初步結果。研究的數據表明，它是治療成人Gilles de la Tourette綜合症的潛在藥物。ABX-1431目前已經成功地完成了一期臨床試驗，正進入神經障礙的臨床研究的第二階段，並對其他適應症，如視神經鞘炎和多發性硬化進行臨床試驗。

 ABX-1431的合成路線：

在Jumpei Aida等人^[7]近期發表的文獻中，以呱嗪吡咯啶化合物2b為基礎，通過改進設計，增強呱嗪吡咯啶核及其取代基與MAGL酶的相互作用，找到了一種有效且可逆的MAGL抑製劑化合物(R)-3t。在給小鼠口服(R)-3t後，可升高小鼠的2-花生四烯酸甘油酯（2-AG）水平。由此可見(R)-3t是一種可能成藥的單酰甘油酯酶的小分子抑製劑，值得進一步的探究。

MAGL不可逆轉的抑製劑在重複給藥後會使小鼠產生交叉耐受性。慢性MAGL阻滯還會引起生理依賴，損害內源性大麻素突觸可塑性。而可逆的MAGL抑製劑可以抑製酶活性的同時保持endocan-nabinoid係統完整。在這些問題基礎上，可逆抑製劑的應用可能會是MAGL抑製劑領域的一個重要發展。

參考文獻：

1,Gil-Ordonez, A. Martin-Fontecha, M. Ortega-Gutierrez, S. Lopez-Rodriguez, M. L.Monoacylglycerol lipase (MAGL) as a promising therapeutic target. Biochem.Pharmacol. 2018.

2,Long J Z, Li W, Booker L et al. Selective blockade of 2-arachidonoylglycerolhydrolysis produces cannabionoid behavioral effects. Nature Chemical Biology,2009,5 (1):37-44.

3,Chang JW1, Niphakis MJ, Lum KM et al. Highly selective inhibitors ofmonoacylglycerol lipase bearing a reactive group that is bioisosteric withendocannabinoid substrates. Chem Biol. 2012 May 25;9(5):579-88.

4,Niphakis MJ, Cognetta AB, Chang JW et al. Evaluation of NHS carbamates as apotent and selective class of endocannabinoid hydrolase inhibitors. ACS ChemNeurosci. 2013 Sep 18;4(9):1322-32.

5,Aaltonen N1, Savinainen JR, Ribas CR et al. Piperazine and piperidine triazoleureas as ultrapotent and highly selective inhibitors of monoacylglycerollipase. Chem Biol. 2013 Mar 21;20(3):379-90.

6,Justin S. Cisar, Olivia D. Weber, Jason R. Clapper et al. Ezekowitz, Gary P.O’Neill†, and Cheryl A. Grice. Identification of ABX-1431, a SelectiveInhibitor of Monoacylglycerol Lipase and Clinical Candidate for Treatment ofNeurological Disorders. J. Med. Chem. 2018, 61, 20, 9062-9084.

7,JumpeiAida, Makoto Fushimi, Tomokazu Kusumoto et al. Design, Synthesis, andEvaluation of Piperazinyl Pyrrolidin-2-ones as a Novel Series of ReversibleMonoacylglycerol Lipase Inhibitors. J. Med. Chem. 2018, 61, 20, 9205-9217.