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前言

脂肪酸是細(xì)胞生存所必需的，其作為生物能量基質(zhì)、結(jié)構(gòu)成分和信號分子發(fā)揮作用。鑒于它們的重要作用，細(xì)胞已經(jīng)進(jìn)化出從替代碳源生成脂肪酸的機制，通過一個稱為從頭脂肪生成（DNL）的過程。

盡管DNL對維持全身和細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定至關(guān)重要，但其慢性升高與多種疾病和紊亂的發(fā)展相關(guān)，包括心血管疾�。–VD）、非酒精性脂肪肝（NAFLD）、2型糖尿病（T2D）、多種癌癥、病毒感染、自身免疫性疾病和神經(jīng)退行性變。因此，抑制DNL的核心酶，包括檸檬酸／異檸檬酸載體（CIC）、ATP檸檬酸裂解酶（ACLY）、乙酰輔酶A羧化酶（ACC）和脂肪酸合成酶（FAS），是一種非常有吸引力的治療策略。

目前，已發(fā)現(xiàn)多種DNL抑制劑的天然產(chǎn)物，其中一些化合物已進(jìn)入到臨床開發(fā)階段，并已被批準(zhǔn)用于治療高脂血癥，或已進(jìn)入NAFLD和腫瘤學(xué)的后期開發(fā)階段。

DNL酶的生理和病理作用

DNL的生理調(diào)節(jié)作用很復(fù)雜，不同的細(xì)胞類型和營養(yǎng)狀況有很大差異。

能量平衡

DNL途徑的活動似乎可以調(diào)節(jié)能量的攝入和消耗。例如，缺乏Fas的老鼠減少了食物攝入量，而缺乏Acc的老鼠增加了食物攝入量。從機理上講，F(xiàn)AS和ACC對食物攝入的不同影響可以通過對丙二酰輔酶A的不同影響來解釋。丙二酰輔酶A抑制食物攝入：FAS抑制增加丙二酰輔酶A，而ACC抑制降低丙二酰輔酶A。

脂質(zhì)沉積：NAFLD–NASH

NAFLD患者的DNL發(fā)生率增加，這是導(dǎo)致脂質(zhì)沉積增加的主要因素。與這些觀察結(jié)果一致，NAFLD或非酒精性脂肪性肝炎（NASH）患者肝臟中CIC、ACLY、ACC和FAS的表達(dá)增加。在喂食高脂飲食（HFD）的小鼠中，Slc25a1基因的肝臟特異性缺失可降低肝臟脂肪變性。在喂食高碳水化合物飲食的ob／ob小鼠中，使用小干擾RNA（siRNA）對ACLY的短暫遺傳抑制可降低肝臟脂質(zhì)含量。

胰島素敏感性：T2D

胰島素抵抗是T2D的特征。在人類中，肝臟中DNL的比率與肝臟和全身胰島素敏感性呈負(fù)相關(guān)，Slc25a1的肝臟特異性缺失可改善小鼠的糖耐量。在喂食高碳水化合物飲食的ob／ob小鼠中，siRNA介導(dǎo)的ACLY表達(dá)抑制可降低空腹血糖并改善糖耐量。這些數(shù)據(jù)表明，抑制DNL和／或上調(diào)小鼠肌肉和肝臟內(nèi)的脂肪酸氧化可提高胰島素敏感性。

心血管疾病

肝臟DNL升高導(dǎo)致血漿VLDL和LDL升高，這是心血管疾病致死的主要危險因素。最近的研究發(fā)現(xiàn)，突發(fā)性心力衰竭和CVD死亡率與DNL脂肪酸的增加呈正相關(guān)。與此相一致，ACLY中的基因變異與血漿LDL降低和心血管事件減少相關(guān)。

癌癥

DNL在許多癌細(xì)胞中具有組成性活性，并貢獻(xiàn)了大部分細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)�，F(xiàn)在人們已經(jīng)認(rèn)識到，常見的基因突變（例如，編碼p53或PTEN的基因）和生長因子信號增強SREBP1的活性，從而導(dǎo)致產(chǎn)脂基因的上調(diào)。除了轉(zhuǎn)錄控制外，糖酵解腫瘤中常見的葡萄糖攝取增強增加了檸檬酸鹽的利用率，從而變構(gòu)激活A(yù)CLY和ACC。因此，腫瘤可使用多種重疊機制來增強DNL。

抑制DNL會增加對標(biāo)準(zhǔn)治療的敏感性，如放射治療、雄激素缺乏化療或酪氨酸激酶抑制劑。抑制DNL可能對多種類型的癌癥產(chǎn)生有利影響。

感染與免疫

炎癥和新陳代謝密切相關(guān)，因為維持細(xì)胞防御系統(tǒng)和清除病原體是一個需要能量的過程。在這個過程中發(fā)生的代謝開關(guān)之一是DNL的誘導(dǎo)。眾所周知，具有促炎作用（M1樣）的免疫細(xì)胞使用有氧糖酵解并具有較高的DNL率，而抗炎免疫細(xì)胞（M2樣）主要使用氧化代謝并具有較低的DNL率。

ACC和ACLY都調(diào)節(jié)免疫功能。在一些研究中，阻斷ACLY抑制了LPS誘導(dǎo)的炎癥，并且對于介導(dǎo)IL－4和IL－2的抗炎作用非常重要。這些研究表明，抑制DNL可能有效地減少慢性疾病如肥胖和NASH的炎癥，并可能對減少病毒復(fù)制產(chǎn)生積極影響。

神經(jīng)發(fā)生

神經(jīng)分化貫穿一生，與神經(jīng)干細(xì)胞和祖細(xì)胞中DNL的上調(diào)密切相關(guān)。FAS和ACC的失活降低了神經(jīng)分化，這與神經(jīng)退行性疾病有關(guān)，包括多發(fā)性硬化、帕金森病和阿爾茨海默癥。

檸檬酸／異檸檬酸載體（CIC）

CIC由SLC25A1基因編碼，在全身廣泛表達(dá)，在肝臟、生殖器官、胃腸道和脂肪組織中表達(dá)最高。它位于線粒體內(nèi)膜內(nèi)，主要催化檸檬酸鹽和異檸檬酸鹽等三羧酸鹽以交換三羧酸根、二羧酸根和磷酸烯醇式丙酮酸。LCFA－CoA以可逆方式抑制CIC，與檸檬酸鹽競爭，而乙�；�可增加檸檬酸鹽的變構(gòu)激活。

在結(jié)構(gòu)上，真核生物CIC由三個同源結(jié)構(gòu)域組成，每個結(jié)構(gòu)域形成兩個疏水跨膜α－螺旋，由親水環(huán)連接，至少有兩個檸檬酸結(jié)合位點，位于跨膜區(qū)的不同位置，作為CIC抑制劑的結(jié)合位點。

CTPI－2是一種新一代競爭性CIC抑制劑，親和力比第一代的CTPI－1提高了20倍，并且可以在較低濃度下抑制檸檬酸鹽的轉(zhuǎn)運。

NASH患者的肝臟中CIC表達(dá)增加，CTPI－2治療HFD喂養(yǎng)的小鼠可逆轉(zhuǎn)脂肪性肝炎和肝損傷，同時降低血清膽固醇和甘油三酯。抑制CIC可能對肥胖、NAFLD和T2D產(chǎn)生有利影響。此外，由于CIC在幾種不同的癌細(xì)胞中表達(dá)增加，并且抑制CIC會減緩細(xì)胞生長，CIC已成為抗癌藥物開發(fā)的一個有吸引力的靶點。

ATP檸檬酸裂解酶（ACLY）

ACLY在脂肪和肝臟中表達(dá)最高，在骨骼肌中表達(dá)最低。盡管ACLY主要是一種胞漿酶，但它也存在于細(xì)胞核內(nèi)。ACLY的激活包括四個步驟：首先，Mg–ATP結(jié)合導(dǎo)致His760的磷酸化，其催化形成酶結(jié)合的檸檬酰磷酸酯，隨后CoA攻擊形成檸檬酰CoA中間體，最后，檸檬酰CoA裂解為最終產(chǎn)物乙酰CoA和草酰乙酸（OAA）。

ACLY是一個有吸引力的藥物靶點，因為它在脂肪酸、膽固醇和碳水化合物代謝的關(guān)系中具有戰(zhàn)略地位。

首次發(fā)現(xiàn)并廣泛研究的ACLY抑制劑是（?）－羥基檸檬酸（HCA），一種檸檬酸的衍生物，發(fā)現(xiàn)于熱帶植物藤黃和木槿中。另外，幾種基于靶向策略設(shè)計的合成抑制劑，旨在破壞與活性位點結(jié)合的穩(wěn)定的檸檬酰輔酶a中間體的形成。

MEDICA 16是最早合成的類似脂肪酸的ACLY抑制劑之一。MEDICA 16在幾種不同的肥胖誘導(dǎo)胰島素抵抗嚙齒動物模型中降低了肝臟脂質(zhì)含量、肝臟葡萄糖生成，并改善外周胰島素敏感性。此外，動物模型的早期研究證明了MEDICA 16對循環(huán)膽固醇和甘油三酯水平的廣泛降脂作用，以及對血管和心肌病變的相關(guān)有益作用。

乙酰輔酶A羧化酶（ACC）

在哺乳動物中，ACC有兩種亞型，ACC1（也稱為ACCα）和ACC2（也稱為ACCβ）。ACC1廣泛表達(dá)，而ACC2主要存在于骨骼肌、乳腺、脂肪和肝臟。ACC酶由三個結(jié)構(gòu)域組成（BC、 BCCP和CT），它們在包括哺乳動物在內(nèi)的大多數(shù)真核生物中組裝成單鏈。

抑制ACC可以降低丙二酰輔酶A，丙二酰輔酶A也是肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1的變構(gòu)抑制劑，肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1是控制脂肪酸進(jìn)入線粒體進(jìn)行β－氧化的限速酶。因此，ACC抑制是同時抑制DNL和增加脂肪酸氧化的一種有吸引力的方法。

目前，一些ACC抑制劑已進(jìn)入人體臨床試驗。輝瑞開發(fā)了PF－05221304，作為一種選擇性、口服生物利用度和可逆的ACC抑制劑，優(yōu)先分配到肝臟，從而避免了與抑制血小板形成和發(fā)育缺陷相關(guān)的潛在毒性。在NAFLD的II期臨床試驗中，PF－05221304在最高劑量下劑量依賴性地降低肝臟脂肪達(dá)65％，同時降低了HbA1c。

與結(jié)合到CT結(jié)構(gòu)域的PF－05221304相反，Nimbus Therapeutics開發(fā)了幾種結(jié)合到BC結(jié)構(gòu)域的ACC抑制劑。ND－630，也稱為GS－0976（Firsocostat），已進(jìn)入臨床開發(fā)階段。在一項開放標(biāo)簽的非安慰劑對照研究中，經(jīng)ND－630治療的NASH患者在治療12周后，肝臟DNL中位數(shù)下降22％，肝臟脂肪和肝臟硬度顯著降低。在隨后的一項較大的隨機、安慰劑對照研究中，ND－630治療使肝臟脂肪變性減少了21％。ND－630和GLP1R激動劑Semalutide的II期研究目前正在進(jìn)行中。

脂肪酸合成酶（FAS）

人類FAS在脂肪組織和生殖器官中高度表達(dá)。FAS在結(jié)構(gòu)和功能上已經(jīng)進(jìn)化出不同的變體，根據(jù)催化單元的組織結(jié)構(gòu)，通常分為兩種類型——1型和2型FAS。在真核生物中，1型FAS多功能復(fù)合物在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)，僅受一個基因調(diào)控。2型FAS存在于線粒體中，其功能完全獨立于1型FAS。1型FAS通常只生成棕櫚酸酯，而2型FAS能夠生成多種脂肪酸，包括不飽和脂肪酸。

一些新的小分子FAS抑制劑已經(jīng)被開發(fā)出來，可以抑制TE結(jié)構(gòu)域。Orlistat，也稱為四氫脂他汀，是脂他汀的衍生物，通過與TE結(jié)構(gòu)域不可逆結(jié)合，可以抑制FAS。靶向KR結(jié)構(gòu)域的FAS抑制劑也已開發(fā)出來，一些最近已進(jìn)入臨床試驗，包括GSK的GSK2194069、勃林格殷格翰的BI－99179以及Sagimet Biosciences開發(fā)的TVB－3166和TVB－2640等。

早期研究表明，在肥胖和胰島素抵抗的個體中，TVB－2640可以將DNL降低90％。目前正在對NASH患者進(jìn)行II期臨床研究。此外，Orlistat在腫瘤細(xì)胞中表現(xiàn)出細(xì)胞抑制和細(xì)胞毒性作用，納米顆粒技術(shù)已用于提高其生物利用度和細(xì)胞毒性。GSK2194069和TVB－3166也在幾種不同的臨床前模型中抑制癌細(xì)胞增殖。

DNL抑制劑的挑戰(zhàn)

在過去的50年里，在理解DNL在調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝和全身能量平衡方面的生化機制和生理意義方面取得了巨大進(jìn)展。然而，新一代高選擇性和高效小分子藥物的開發(fā)和測試也揭示了一些令人驚訝的新生物學(xué)見解，這些見解對安全性、有效性和進(jìn)入臨床試驗的聯(lián)合療法的必要性具有重要意義。

安全相關(guān)副作用

抑制DNL有幾個安全性問題。第一個也是最重要的是與胚胎發(fā)育有關(guān)的毒性，ACLY、ACC1或FAS缺陷小鼠在胚胎發(fā)育過程中死亡，而CIC缺陷以嚴(yán)重的神經(jīng)發(fā)育障礙為特征。ACC抑制劑PF－05175157還可誘導(dǎo)大鼠和兔的發(fā)育毒性，因此，避免DNL的系統(tǒng)性抑制對于保護(hù)胚胎發(fā)育至關(guān)重要。

抑制肝臟和脂肪組織等產(chǎn)脂器官中DNL的另一個主要問題是，這只是將碳重新定向到身體其他部位，而這些部位的毒性可能更大。ACC抑制劑MK－4074首次建立了這種作用的實驗證據(jù)，其劑量依賴性地增加SREBP1c和血清甘油三酯，隨后對NASH患者進(jìn)行的ND－630和PF－05221304的研究顯示了類似的效果。而PF－05221304增加的血清甘油三酯可通過聯(lián)合施用DGAT2抑制劑加以抑制，通過激活A(yù)MPK抑制ACC可降低血清甘油三酯和膽固醇效應(yīng)。因此，更好地理解這些抑制肝臟DNL的差異反應(yīng)背后的機制對于緩解潛在的不良事件非常重要。

此外，還必須考慮與DNL途徑不同步驟的阻斷相關(guān)的上游和下游后果，導(dǎo)致代謝中間產(chǎn)物的積累。例如，F(xiàn)AS的抑制導(dǎo)致丙二酰輔酶a的生成。FAS抑制導(dǎo)致的丙二酰輔酶a的增加通過mTOR的丙二�；瘬p害生理和病理血管生成。丙二酰化還涉及各種代謝途徑、組蛋白修飾和免疫細(xì)胞重編程，這表明FAS抑制可能比預(yù)期的DNL抑制表現(xiàn)出更廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。因此，當(dāng)開發(fā)DNL抑制劑作為治療方法時，考慮代謝中間體的影響是非常關(guān)鍵的。

DNL抑制／代償途徑

細(xì)胞代謝的靈活性是DNL抑制劑的另一個關(guān)鍵關(guān)注點。新陳代謝是流動的和相互聯(lián)系的，一條途徑中的一個障礙增強了通過其他途徑的流量。例如，在缺氧條件下，由于葡萄糖到乙酰輔酶A的通量減少，KRAS突變已被證明為癌細(xì)胞提供了更高的清除外源性脂質(zhì)的能力，從而減少了對DNL的依賴。這表明，根據(jù)所涉及的營養(yǎng)背景和細(xì)胞類型，DNL抑制劑要高效，可能還需要針對代償機制。例如，對于正在接受ACLY抑制劑治療的患者來說，限制他們的酒精和果糖攝入量以最大限度地提高療效是否很重要？或者，使用FAS抑制劑治療癌癥的患者是否需要限制高脂肪食物？

全身／器官特異性抑制

DNL抑制劑臨床開發(fā)的一個重大挑戰(zhàn)是發(fā)現(xiàn)嚙齒動物和人類之間某些細(xì)胞的差異反應(yīng)。系統(tǒng)性ACC抑制劑PF－05175157的臨床開發(fā)就是一個例子，該抑制劑對嚙齒動物沒有毒性，但對人的劑量遞增研究顯示血小板計數(shù)減少。隨后的研究證實血小板計數(shù)的減少是由于骨髓內(nèi)的ACC抑制，這損害了巨核細(xì)胞的成熟。

新一代肝靶向ACC抑制劑ND－630和PF－05221304避免了這種效應(yīng)。類似地，肌肉和脂肪組織中ACLY的遺傳抑制分別導(dǎo)致肌肉無力和脂肪營養(yǎng)不良，而FAS抑制與脫發(fā)有關(guān)，新一代肝導(dǎo)向ACLY和FAS抑制劑降低了這種作用。因此，迄今為止的數(shù)據(jù)表明，通過肝靶向可以安全地抑制FAS、ACC和ACLY；然而，是否能安全地在其他器官或細(xì)胞類型中長期抑制DNL仍需要進(jìn)一步研究。

小結(jié)

在過去的十年中，脂肪生成抑制劑已進(jìn)入癌癥、心血管疾病、NASH等疾病的臨床開發(fā)。這些DNL抑制劑已經(jīng)在臨床前和臨床研究中看到了治療這些疾病的潛力。未來如何平衡療效和安全性，是DNL抑制劑開發(fā)亟需解決的問題，因為增強效力可能導(dǎo)致更大的代償性上調(diào)或毒性。

而最終，DNL抑制劑是否安全有效，足以作為單一療法使用，或?qū)⑴c其他療法聯(lián)合使用，將取決于臨床試驗結(jié)果。在這方面，ACLY抑制劑苯丙烯二酸的研究結(jié)果令人鼓舞，它們表明，當(dāng)單獨使用或與其他護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)一起使用時，肝臟中DNL的慢性抑制是安全的。這也給了我們開發(fā)DNL抑制劑的更多的信心，它們可能成為新一類治療的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

1． Lipogenesis inhibitors： therapeutic opportunities and challenges． Nat Rev Drug Discov． 2022 Jan 14 ： 1–23．