一种降脂小分子化合物作为PCSK9抑制剂的鉴定与评价

Identification and evaluation of a lipid-lowering small compound as a PCSK9 inhibitor.

作者信息Run Xu, Xutong Wang, Jin Gao, Yiyang Li, Song Wang, Huimin Li, Bin Sun, Zijia Dou, Yingying Hu, Tong Zhao, Heng Liu, Jennifer Wang, Yu Liu, Xiaodong Fang, Meng Sun, Yong Zhang, Weina Han, Xin Liu
PMID41275962
期刊J Adv Res
发布时间2026-08
DOI10.1016/j.jare.2025.11.044

实验完整度

包含体外细胞模型(HepG2、HeLa)、三种动物模型(C57BL/6小鼠、仓鼠、B6-hPCSK9小鼠)以及分子对接、CETSA、DARTS、SPR和泛素化实验等多层级验证,涵盖功能验证和机制验证。

主要模型

HepG2细胞 HeLa细胞 C57BL/6高脂饮食小鼠 高脂饮食仓鼠 B6-hPCSK9转基因小鼠

重点核对

B11直接结合PCSK9 455–692氨基酸片段(SPR测得KD=1.8 μM) B11在HepG2细胞中促进PCSK9经泛素-蛋白酶体途径降解(MG132实验) B11在C57BL/6小鼠中剂量依赖性地降低TC、TG、LDL-C(10/20/40 mg/kg,14周) B11在仓鼠中降低血脂并改善肝功能(6/12/24 mg/kg,3周) B11与阿托伐他汀联用产生加性降脂效果

摘要

引言:高脂血症是心血管疾病的关键诱因,因此有必要寻找他汀类以外的替代降脂治疗方法。目的:本研究旨在合成和鉴定低毒性的小分子降脂化合物,并研究其作用机制。方法:合成了一系列四氢异喹啉化合物,利用HepG2细胞筛选并鉴定出B11为强效、低毒性的降脂候选化合物。B11的疗效在多种高脂血症动物模型中进行了测试,包括C57BL/6小鼠、仓鼠和人源化PCSK9转基因(B6-hPCSK9)小鼠。使用多种体外技术研究了靶点相互作用,包括分子对接、细胞热位移分析(CETSA)、药物亲和力响应靶点稳定性(DARTS)和表面等离子体共振(SPR)。此外,我们在C57BL/6小鼠中评估了B11与他汀类药物联合使用的协同效应。结果:合成了一系列四氢异喹啉化合物,确定B11为强效且毒性极低的降脂候选化合物。B11显著降低了高脂饮食(HFD)诱导的小鼠、仓鼠和B6-hPCSK9小鼠血浆和肝脏中的总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和甘油三酯(TG),且未引起任何不良反应。机制上,B11靶向前蛋白转化酶枯草溶菌素/kexin 9型(PCSK9)的455–692氨基酸区域,阻断其与低密度脂蛋白受体(LDL-R)的相互作用,并通过泛素-蛋白酶体途径诱导PCSK9降解。该过程导致LDL-R水平升高,促进了LDL-C的清除。值得注意的是,B11的独特机制使其能够与阿托伐他汀联合治疗,产生更强的降脂效果和更低的肝脏毒性。结论:这些发现展示了一种非他汀类的小分子化合物,并为高脂血症患者提供了潜在的治疗替代方案。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
寻找并鉴定一种新型小分子PCSK9抑制剂,以提供非他汀类降脂治疗选择,并阐明其作用机制。
核心机制
B11直接结合PCSK9的C端结构域(455–692氨基酸),阻断PCSK9与LDL-R的相互作用,并通过泛素-蛋白酶体途径促进PCSK9降解,从而上调LDL-R水平,增强LDL-C清除。
主要证据
分子对接预测PCSK9为靶点,并通过CETSA、DARTS和SPR验证直接结合;MG132和泛素化实验证明依赖泛素-蛋白酶体途径降解;在C57BL/6小鼠、仓鼠和B6-hPCSK9小鼠模型中验证了降低血脂和上调LDL-R的效果。
研究意义
B11作为一种可口服、合成简便且具有自主知识产权的小分子PCSK9抑制剂,为高脂血症提供了一种新的潜在治疗选择,并与他汀类药物联用有望优化降脂干预。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

化合物合成与体外筛选

合成一系列四氢异喹啉衍生物,并筛选出高效低毒的降脂候选物。

基于四氢异喹啉母核进行结构修饰,合成22个新化合物,通过NMR和HPLC验证结构及纯度,在HepG2细胞中经油酸处理测定TG水平及细胞活力,选出B11。

2

体内降脂效果评估

评估B11在多种高脂血症动物模型中的降脂效果及安全性。

在C57BL/6小鼠、仓鼠和B6-hPCSK9小鼠中喂食高脂饮食诱导高脂血症,并给予B11或对照药物,检测血浆和肝脏脂质水平、肝功能指标、组织病理学变化。

3

靶点鉴定与结合验证

预测并实验验证B11的直接分子靶点。

通过分子对接预测PCSK9为靶点,利用CETSA、DARTS和SPR实验验证B11与PCSK9的直接结合,并确定结合区域。

4

机制解析

阐明B11促进PCSK9降解的途径及结构基础。

使用蛋白酶体抑制剂MG132和自噬抑制剂CQ处理,结合泛素化实验验证B11通过泛素-蛋白酶体途径促进PCSK9降解;在HeLa细胞中表达PCSK9截短体确定B11作用的区域。

5

功能验证与机制关联

在细胞和动物水平验证B11通过调节PCSK9和LDL-R发挥降脂作用。

检测B11处理后PCSK9和LDL-R的表达变化,并评估LDL摄取和细胞内脂质积累情况。

6

联合用药评估

评估B11与阿托伐他汀联合用药的降脂效果和肝脏安全性。

在HFD喂养的C57BL/6小鼠中单独或联合给予B11和阿托伐他汀,检测血脂、肝功能和PCSK9/LDL-R水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗PCSK9抗体GenetexGTX129859
抗PCSK9抗体AbcamAB31762
抗LDL-R抗体AbcamAB30532
抗HA抗体Invitrogen261184
抗β-肌动蛋白抗体Biossbs0061R
RIPA裂解液APPLGENC1053
磷酸酶抑制剂SolarbioP1260
蛋白酶抑制剂混合物SolarbioP6730
Pierce™ BCA蛋白定量试剂盒Thermo23225
PVDF膜MilliporeISEQ00010
MG132Selleck ChemicalsE2899
WB和IP裂解液BeyotimeP0013
Bioepitope®蛋白A+G琼脂糖IP磁珠BioworldBD0048
Dil标记的低密度脂蛋白Yiyuan BiotechnologiesYB-0011
DAPIInvitrogenD1306
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清Bioindustrial Kibbutz Beit Haemek--
青霉素-链霉素HaiGene--
油酸Sigma-Aldrich--
阿托伐他汀Sigma--
B11文中未明确说明--
阿利西尤单抗文中未明确说明--
Opti-MEM培养基ThermoFisherScientific31985070
Lipofectamine2000转染试剂Invitrogen11668019
PCSK9过表达质粒Genechem--
PCSK9过表达质粒Aizhe Biotechnology--
OpenSPR系统Nicoya--
SensorChipCOOH传感芯片文中未明确说明--
油红O染色试剂盒Nanjing Institute of Bioengineering--
日立7100生化分析仪Hitachi--
TC/TG/LDL-C检测试剂盒Jiancheng Institute of Biological Engineering--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Biotechnology--
胰蛋白酶Solarbio Biological Reagents--
曲拉通X-100Amresco Biochemicals--
BioTek酶标仪BioTek--
心肌肌钙蛋白T ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M1801
肌酸激酶同工酶MB ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0355
尿素氮检测试剂盒AbbkineKTB1511
肌酐检测试剂盒AbbkineKTB1002
Exactech血糖试纸文中未明确说明--
罗氏血糖试纸Roche--
仓鼠PCSK9 ELISA试剂盒SBJ BioSBJ-M1191-96T
小鼠PCSK9 ELISA试剂盒Abcamab215538
尼康显微镜Nikon--
共聚焦激光扫描显微镜Zeiss--
日立H-7650透射电子显微镜Hitachi--
CCK-8试剂盒Dojindo--
二甲基亚砜Sigma-AldrichD2650
Odyssey红外成像系统Li-COR Biosciences--
AutoDock Vina文中未明确说明--
Amber24文中未明确说明--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体外筛选
HepG2细胞培养条件、油酸浓度1 mmol/L、化合物浓度10 μM、处理时间24小时
阅读提示:见Materials and methods中的Cell culture and treatment及Figure legends(Fig. 1)
小鼠模型
C57BL/6小鼠周龄、性别、高脂饮食配方、B11剂量(10, 20, 40 mg/kg/日)、给药途径(口服灌胃)、给药时间(14周)、每组动物数(n=5)
阅读提示:见Materials and methods中的Development of a hyperlipidemic mouse model and treatment protocol及Figure legends(Fig. 2)
仓鼠模型
仓鼠性别、周龄、高脂饮食配方、B11剂量(6, 12, 24 mg/kg/日)、给药途径(口服灌胃)、给药时间(3周)、每组动物数(n=5)
阅读提示:见Materials and methods中的Development of a hyperlipidemic hamster model and treatment protocol及Figure legends(Fig. 3)
B6-hPCSK9小鼠模型
B6-hPCSK9小鼠来源、高脂饮食诱导时间(6周)、B11剂量(40 mg/kg/日)、给药时间(4周)、每组动物数(n=5)
阅读提示:见Materials and methods中的Development of a hyperlipidemic B6-hPCSK9 mouse model and treatment protocol及Figure legends(Fig. 6)
靶点结合验证
SPR实验条件(B11浓度梯度、流速、结合/解离时间)、CETSA温度梯度(40–67°C)、DARTS中pronase浓度(1:1000)及B11浓度(5, 10, 20 μM)
阅读提示:见Materials and methods中的Surface plasmon resonance、Cellular thermal shift assay和Drug affinity responsive target stability assay