【First-in-class药设系列】延长寿命的FAAH-4抑制剂

延年益寿是每个生命体的最高愿望之一，人类对于延缓衰老实现长寿的追求从未停止。多年来对于生命体内寿命的调控研究一直是生命医学领域的热点，发现了像端粒酶，DNA损伤修复等多种潜在延长寿命的靶标及其机制。然而，在寿命提高的药物研发方面，尚未有实质性突破。美国Scripps研究所的科学家们近日在Nat Chem Biol报道了在模式动物中寿命调控的新机制，更为重要的是，通过表型筛选进而获得了延长寿命的小分子—Fatty acid amide hydrolase-4 （FAAH-4）抑制剂，为寿命从低等动物外源可控到未来潜在高等生物应用的提供了一种新的希望。

体内代谢稳态的维持是寿命及衰老相关疾病发生的重要因素。由于高等动物寿命在衰老研究中的漫长跨度，生命周期较短的线虫为一直是发现调控寿命及衰老机制的最佳模型之一。除了当前已知的影响生命周期通路及靶标，利用表型筛选可以发现新的具有潜力靶标。特别需要注意的是，配合表型筛选，化合物库的选择是另一关键因素。对于非共价化合物来讲，发现活性化合物后的靶标确认往往是一项艰苦且大多数无法实现的目标，因此在表型筛选中，使用具有亲电反应基团（electrophilic chemotype）的小分子库对于靶标的识别和分子优化具有独特的优势。在本工作中，研究人员选择了一类原本针对Serine hydrolases （SH）的小分子库（～100个），均含有不同亲电反应基团，在线虫模型上进行了生命周期的表型筛选。通过初筛，发现JZL184可以有效提高线虫～45%的生命长度，最大有效浓度为25-50μM，延长寿命的半数有效浓度约为6μM。

通过筛查，发现JZL184并不结合在已知经典的生命周期通路和靶标上，预示着对于生命周期调控的新方式。在寻找JZL184延长寿命的靶标时，化合物和靶标共价连接的优势就显现出来，通过质谱为基础的系列实验，发现了多个JZL184结合的蛋白。利用JZL184的各种结构类似物及相应的表型实验，最终从超过75个潜在靶标中发现FAAH-4是JZL184发挥延长寿命的主要靶标。FAAH-4作为Amidase家族中的重要成员，具有多个近似功能的蛋白（如FAAH1-3和FAAH-5）。为了更好的确认JZL184是通过FAAH-4发挥作用，研究者检测了Amidase家族中的其他成员，发现FAAH-4是唯一具有被JZL184调控的酶，具有极佳的选择性。

FAAH-4基因敲除的线虫模型显示出了更长的生命周期，与JZL184在FAAH-4上发挥抑制效果的表型类似。但是在敲除模型中，也发现JZL184还有部分延长寿命的功能，预示着其存在Amidase家族之外的次要靶标。

我们连续2期和大家分享了表型为基础的活性化合物筛选及其后续研究过程，这一筛选方式普遍更受到生物学家的青睐，因为一旦表型确立，化合物功能特征直接明了，非常类似于Knockout小鼠的表型筛选，适用于不需要化合物结构改造的生物机制研究；然而，在绝大多数跨国药企和大型药物研发机构中，表型筛选的比例较低，可能原因在于，表型筛选获得的化合物，在后期的靶标识别中困难重重，很大程度上难以确认单一靶标，尤其是那些天然产物来源的非共价化合物，无法在有限时间内完成化合物活性及相关成药性质的改造，往往在开始兴奋的苗头化合物发现之后陷入漫长而没有头绪的黑箱过程中，极大的阻碍了以效率为准绳的新药研发进程。这可能也是需要耗费大量时间和费用且充满竞争的药物研发中，药物科学家为什么大多选择靶标为基础筛选系统的主要原因之一。

参考文献

1. Chen AL et al. Pharmacological convergence reveals a lipid pathway that regulates C. elegans lifespan. Nat Chem Biol. 2019 Mar 25. doi: 10.1038/s41589-019-0243-4

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