【盤點】KLK6抑製劑的研究近況

人類基因組中最大的蛋白酶基因群被稱為組織激肽酶(KLKs)，其編碼了一個由15個緊密相連的絲氨酸蛋白酶組成的家族。KLKs是蛋白酶激活受體信號傳導的調節器，一些激肽釋放酶能夠催化其他激肽釋放酶的激活，因此蛋白酶的級聯反應涉及到穩態功能的調節。除了生理作用外，KLKs的異常表達和活性還與許多病理疾病有關，包括皮膚病、神經紊亂和癌症。在此情況下，KLKs作為生物標記被廣泛研究。除了作為臨床標記的用處外，KLKs現在被認為直接參與了多種癌症特征的形成，如化學抗性、細胞生長、侵襲、遷移和腫瘤微環境的調節。

KLK6是一種分泌絲氨酸蛋白酶，能夠降解多種細胞外基質蛋白，屬於組織激肽酶 (KLKs)家族。盡管KLK6是中樞神經係統中最豐富的蛋白酶之一，但我們對其知之甚少。

上世紀90年代中期，4個不同的群體均分離出KLK6，人類基因組測序完成後，KLK6被正確的歸類為kallikrein家族的一員。在此後的研究中發現：

（1）、KLK6是乳腺癌和卵巢癌預後的一個重要的生物標誌物，在中樞神經係統和腦脊液中大量表達。

（2）、與多發性硬化病變中活躍的炎性脫髓鞘區域密切相關。KLK6在多種神經退行性疾病如多發性硬化症、阿爾茨海默病和帕金森氏病中均有異常表達^[1]。在使用KLK6抗體對多發性硬化小鼠模型進行自動免疫的研究顯示，該疾病的發作明顯延遲，嚴重性降低。

（3）、惡性黑素瘤微環境中的角質形成細胞(而非原發性腫瘤細胞)產生大量KLK6，然後通過激活蛋白酶激活受體1 (PAR1)促進腫瘤遷移和侵襲。

（4）、在卵巢癌中，KLK6的過表達與生存率呈負相關，也被認為在腫瘤侵襲性中發揮作用。

（5）、在胃癌^[2]和膠質母細胞瘤^[3]中，KLK6已被證明有助於治療耐藥性。

（6）、在頭頸部癌症中，KLK6被發現可以促進細胞增殖和上皮間充質轉化(EMT)^[4]。

雖然KLK6抑製劑的研究領域相對不發達，但最近的研究方向凸顯了人們的興趣和需要進一步研究的必要性。

據我們所知，目前已有4種小分子KLK6抑製劑存在，但由於報告中沒有針對相關蛋白酶活性的數據，所以這些化合物的選擇性目前還不清楚。

KLK6和其他大多數KLK一樣，具有類似胰蛋白酶的活性，由S1口袋中的酸性Asp189(胰蛋白酶編號)控製，它決定了KLK6底物P1中堿性精氨酸或賴氨酸殘基的偏好。KLK6還含有Ser190，這是一種很難用中性P1抑製劑作為靶點的特性。通常，含有ser190的蛋白酶抑製劑需要P1中存在強堿性殘基進行結合，但由於分子固有的帶電狀態，這可能會導致不好的藥理性質。另外，由於Asp189和Ser190具有的高度保守的性質，使得其抑製劑的開發已被公認為具有較高的難度。而由於對選擇性KLK6抑製劑的迫切需求，我們開始進行對現有困難的挑戰，並發現了KLK6的有效和有選擇性抑製劑。

開發抑製劑的一種常見方法是利用天然肽抑製劑作為起始點，利用組合或設計的突變，以有選擇地向靶向KLK6轉移。然而，亞型選擇性KLK6抑製劑的開發仍然具有挑戰性。

盡管不斷有報道稱KLK6在不同的病理中扮演著重要的角色，但它影響癌症和神經退行性疾病的分子機製尚不完全清楚。而缺乏選擇性和有效性的抑製劑已經減緩了這類研究的進展，使其局限於蛋白沉默和過表達。在文獻^[5]中報道了第一類適合於研究KLK6生物學的抑製劑。該化合物是通過高通量篩選發現的，在組織kallikrein家族以及相關蛋白酶中具有很強的選擇性和強效性，並能夠短暫的酰化KLK6的抑製劑。

在silico模擬的輔助下，結構活性關係研究更加細致的揭示了對效力、穩定性和酰基酶複合物半衰期的嚴格要求。經過優化的小分子抑製劑DKFZ-251對KLK6的選擇性較其他KLKs好，並且在細胞試驗中有靶向活性。而DKFZ-633是一種基於抑製源的活性探針，可用於抑製內源性KLK6。

有效的抑製劑需要在快速反應和長期抑製之間取得適當的平衡。而對KLK6抑製劑的迫切需求推動著我們對其的深入研究，也期望能夠找到更多有效並有選擇性的KLK6抑製劑。

參考文獻：

1, Patra, K. Soosaipillai, A. Sando, S. B. Lauridsen, C. Berge, G. Moller, I. Grontvedt,

G.R. Brathen, G. Begcevic, I. Moussaud, S. Minthon, L. Hansson, O. Diamandis, E.P. White, L. R. Nielsen, H. M. Assessment of kallikrein 6 as a cross-sectional and longitudinal biomarker for Alzheimer's disease. Alzheimer's Res. Ther.2018, 10, 1–11.

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3, Drucker, K. L. Paulsen, A. R. Giannini, C. Decker, P. A. Blaber, S. I. Blaber, M. Uhm, J. H. O'Neill, B. P. Jenkins, R. B. Scarisbrick, I. A. Clinical significance and novel mechanism of action of kallikrein 6 in glioblastoma. Neuro-Oncology (Cary, NC, U. S.) 2013, 15, 305–318.

4, Schrader, C. H. Kolb, M. Zaoui, K. Flechtenmacher, C. Grabe, N. Weber, K. J. Hielscher, T. Plinkert, P. K. Hess, J. Kallikrein-related peptidase 6 regulates epithelial-to¬mesenchymal transition and serves as prognostic biomarker for head and neck squamous cell carcinoma patients. Mol. Cancer 2015, 14, 1–14.

5, Elena De Vita, Peter Schüler, Scott Lovell, Jasmin Lohbeck, Sven Kullmann, Eitan Rabinovich, Amiram Sananes, Bernd Heßling, Veronique Hamon, Niv Papo, Jochen Hess, Edward W. Tate, Nikolas Gunkel, and Aubry K. Miller. Depsipeptides Featuring a Neutral P1 Are Potent Inhibitors of Kallikrein-Related Peptidase 6 with On-Target Cellular Activity.J. Med. Chem., 2018, 61 (19), pp 8859–8874.