干扰素基因刺激蛋白(STING)激动剂环二核苷酸类化合物的合成及活性研究进展
收稿日期: 2022-11-30
修回日期: 2023-01-17
网络出版日期: 2023-02-23
基金资助
国家重点研发计划(2018YFA0507600); 国家重点研发计划(2019YFA0904200); 国家自然科学基金(22237003); 国家自然科学基金(92053108)
Progress on the Synthesis and Activity of Cyclic Dinucleotides as Stimulator of Interferon Gene (STING) Agonists
Received date: 2022-11-30
Revised date: 2023-01-17
Online published: 2023-02-23
Supported by
National Key R&D Program of China(2018YFA0507600); National Key R&D Program of China(2019YFA0904200); National Natural Science Foundation of China(22237003); National Natural Science Foundation of China(92053108)
环二核苷酸是环磷酸鸟苷-腺苷酸合成酶-干扰素基因刺激因子(cGAS-STING)天然免疫信号通路的激动剂, 目前主要发现了四种天然的环二核苷酸STING激动剂. 近年来随着cGAS-STING通路作用机制的进一步揭示, 激活STING通路以进行免疫治疗已成为当前的研究热点. 对环二核苷酸进行衍生化修饰以提升其药物活性及成药性已成为推动其临床应用的重要手段. 在此, 总结了近年来STING激动剂环二核苷酸类化合物的合成及活性研究进展.
关键词： 环磷酸鸟苷-腺苷酸合成酶-干扰素基因刺激因子(cGASSTING); 环二核苷酸; 化学合成; 生物合成; 药物活性
王天洋 , 李艳梅 . 干扰素基因刺激蛋白(STING)激动剂环二核苷酸类化合物的合成及活性研究进展[J]. 有机化学, 2023 , 43(3) : 892 -913 . DOI: 10.6023/cjoc202211049
Cyclic dinucleotide is the agonist of cyclic guanosine-adenosine synthase-stimulator of interferon genes (cGAS- STING) innate immune signal pathway. At present, four kinds of natural STING cyclic dinucleotide agonists have been discovered. In recent years, with the revelation of the mechanism of cGAS-STING pathway, the activation of STING pathway for immunotherapy has become a hot topic. The modification of cyclic dinucleotides to improve their drug activities and properties has become an important means to promote their application in clinical treatment. Here, the important progress in the synthesis and activity of cyclic dinucleotides as STING agonists in recent years is reviewed.
| [1] | Barber, G. N. Nat. Rev. Immunol. 2015, 15, 760. |
| [2] | Li, W. H.; Wu, J. J.; Wu, L.; Zhang, B. D.; Hu, H. G.; Zhao, L.; Li, Z. B.; Yu, X. F.; Li, Y. M. Biomaterials 2021, 273, 120788. |
| [3] | Wu, J. J.; Zhao, L.; Hu, H. G.; Li, W. H.; Li, Y. M. Med. Res. Rev. 2020, 40, 1117. |
| [4] | Li, W. H.; Li, Y. M. Chem. Rev. 2020, 120, 11420. |
| [5] | Danilchanka, O.; Mekalanos, J. J. Cell 2013, 154, 962. |
| [6] | Shang, M.; Lu, K.; Guan, W.; Cao, S.; Ren, M.; Zhou, C. Chem- MedChem 2022, 17, e202100671. |
| [7] | Wu, J.; Sun, L.; Chen, X.; Du, F.; Shi, H.; Chen, C.; Chen, Z. J. Science 2013, 339, 826. |
| [8] | Sun, L.; Wu, J.; Du, F.; Chen, X.; Chen, Z. J. Science 2013, 339, 786. |
| [9] | Su, J. Y.; Li, W. H.; Li, Y. M. Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 7944. |
| [10] | Wang, Z.; Xi, Z. Tetrahedron 2021, 87, 132096. |
| [11] | Kiburu, I.; Shurer, A.; Yan, L.; Sintim, H. O. Mol. Biosyst. 2008, 4, 518. |
| [12] | Hayakawa, Y.; Nagata, R.; Hirata, A.; Hyodo, M.; Kawai, R. Tetrahedron 2003, 59, 6465. |
| [13] | Gaffney, B. L.; Veliath, E.; Zhao, J.; Jones, R. A. Org. Lett. 2010, 12, 3269. |
| [14] | Gao, P.; Ascano, M.; Wu, Y.; Barchet, W.; Gaffney, B. L.; Zillinger, T.; Serganov, A. A.; Liu, Y.; Jones, R. A.; Hartmann, G.; Tuschl, T.; Patel, D. J. Cell 2013, 153, 1094. |
| [15] | Wang, C.; Sinn, M.; Stifel, J.; Heiler, A. C.; Sommershof, A.; Hartig, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 16154. |
| [16] | (a) Cai, H.; Huang, Z. H.; Shi, L.; Sun, Z. Y.; Zhao, Y. F.; Kunz, H.; Li, Y. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 1719. |
| [16] | (b) Huang, Z. H.; Shi, L.; Ma, J. W.; Sun, Z. Y.; Cai, H.; Chen, Y. X.; Zhao, Y. F.; Li, Y. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8730. |
| [16] | (c) Cai, H.; Chen, M. S.; Sun, Z. Y.; Zhao, Y. F.; Kunz, H.; Li, Y. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 6106. |
| [16] | (d) Cai, H.; Sun, Z. Y.; Chen, M. S.; Zhao, Y. F.; Kunz, H.; Li, Y. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 1699. |
| [17] | Wu, J. J.; Li, W. H.; Chen, P. G.; Zhang, B. D.; Hu, H. G.; Li, Q. Q.; Zhao, L.; Chen, Y. X.; Zhao, Y. F.; Li, Y. M. Chem. Commun. 2018, 54, 9655. |
| [18] | Grajkowski, A.; Takahashi, M.; Kaczyński, T.; Srivastava, S. C.; Beaucage, S. L. Tetrahedron Lett. 2019, 60, 452. |
| [19] | Li, L.; Yin, Q.; Kuss, P.; Maliga, Z.; Millan, J. L.; Wu, H.; Mitchison, T. J. Nat. Chem. Biol. 2014, 10, 1043. |
| [20] | Hyodo, M.; Sato, Y.; Hayakawa, Y. Tetrahedron 2006, 62, 3089. |
| [21] | Yan, H.; Wang, X.; KuoLee, R.; Chen, W. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2008, 18, 5631. |
| [22] | Zhao, J.; Veliath, E.; Kim, S.; Gaffney, B. L.; Jones, R. A. Nucleosides, Nucleotides Nucleic Acids 2009, 28, 352. |
| [23] | (a) Corrales, L.; Glickman, L. H.; McWhirter, S. M.; Kanne, D. B.; Sivick, K. E.; Katibah, G. E.; Woo, S. R.; Lemmens, E.; Banda, T.; Leong, J. J.; Metchette, K.; Dubensky, T. W. Jr.; Gajewski, T. F. Cell Rep. 2015, 11, 1018. |
| [23] | (b) Fu, J.; Kanne, D. B.; Leong, M.; Glickman, L. H.; McWhirter, S. M.; Lemmens, E.; Mechette, K.; Leong, J. J.; Lauer, P.; Liu, W.; Sivick, K. E.; Zeng, Q.; Soares, K. C.; Zheng, L.; Portnoy, D. A.; Woodward, J. J.; Pardoll, D. M.; Dubensky, T. W. Jr.; Kim, Y. Sci. Transl. Med. 2015, 7, 283ra52. |
| [24] | Knouse, K. W.; deGruyter, J. N.; Schmidt, M. A.; Zheng, B.; Vantourout, J. C.; Kingston, C.; Mercer, S. E.; McDonald, I. M.; Olson, R. E.; Zhu, Y.; Hang, C.; Zhu, J.; Yuan, C.; Wang, Q.; Park, P.; Eastgate, M. D.; Baran, P. S. Science 2018, 361, 1234. |
| [25] | (a) Hu, H. G.; Wu, J. J.; Zhang, B. D.; Li, W. H.; Li, Y. M. Bioconjug. Chem. 2020, 31, 2499. |
| [25] | (b) Li, W. H.; Su, J. Y.; Li, Y. M. Acc. Chem. Res. 2022, 55, 2660. |
| [26] | Smietana, M.; Kool, E. T. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 3704. |
| [27] | Wang, J.; Zhou, J.; Donaldson, G. P.; Nakayama, S.; Yan, L.; Lam, Y. F.; Lee, V. T.; Sintim, H. O. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9320. |
| [28] | Kline, T.; Jackson, S. R.; Deng, W.; Verlinde, C. L.; Miller, S. I. Nucleosides, Nucleotides Nucleic Acids 2008, 27, 1282. |
| [29] | Fujino, T.; Okada, K.; Isobe, H. Tetrahedron Lett. 2014, 55, 2659. |
| [30] | Gaffney, B. L.; Jones, R. A. Org. Lett. 2014, 16, 158. |
| [31] | Glick, G. D.; Ghosh, S.; Roush, W. R.; Olhava, E. J.; Jones, R. WO 2018045204, 2018. |
| [32] | Fernicola, S.; Torquati, I.; Paiardini, A.; Giardina, G.; Rampioni, G.; Messina, M.; Leoni, L.; Del Bello, F.; Petrelli, R.; Rinaldo, S.; Cappellacci, L.; Cutruzzola, F. J. Med. Chem. 2015, 58, 8269. |
| [33] | Pal, C.; Chakraborty, T. K.; Asian J. Org. Chem. 2017, 6, 1421. |
| [34] | Dialer, C. R.; Stazzoni, S.; Drexler, D. J.; Muller, F. M.; Veth, S.; Pichler, A.; Okamura, H.; Witte, G.; Hopfner, K. P.; Carell, T. Chemistry 2019, 25, 2089. |
| [35] | Ikeda, K.; Yanase, Y.; Hayashi, K.; Hara-Kudo, Y.; Tsuji, G.; Demizu, Y. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2021, 32, 127713. |
| [36] | Yanase, Y.; Tsuji, G.; Nakamura, M.; Shibata, N.; Demizu, Y. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 6847. |
| [37] | Kim, D. S.; Endo, A.; Fang, F. G.; Huang, K. C.; Bao, X.; Choi, H. W.; Majumder, U.; Shen, Y. Y.; Mathieu, S.; Zhu, X.; Sanders, K.; Noland, T.; Hao, M. H.; Chen, Y.; Wang, J. Y.; Yasui, S.; TenDyke, K.; Wu, J.; Ingersoll, C.; Loiacono, K. A.; Hutz, J. E.; Sarwar, N. ChemMedChem 2021, 16, 1740. |
| [38] | Zheng, B.; Hang, C.; Zhu, J.; Purdum, G. E.; Sezen-Edmonds, M.; Treitler, D. S.; Yu, M.; Yuan, C.; Zhu, Y.; Freitag, A.; Guo, S.; Zhu, G.; Hritzko, B.; Paulson, J.; Shackman, J. G.; He, B. L.; Fu, W.; Tai, H. C.; Ayers, S.; Park, H.; Eastgate, M. D.; Cohen, B.; Rogers, A.; Wang, Q.; Schmidt, M. A. J. Org. Chem. 2022, 87, 1934. |
| [39] | Shanahan, C. A.; Gaffney, B. L.; Jones, R. A.; Strobel, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15578. |
| [40] | Lioux, T.; Mauny, M. A.; Lamoureux, A.; Bascoul, N.; Hays, M.; Vernejoul, F.; Baudru, A. S.; Boularan, C.; Lopes-Vicente, J.; Qushair, G.; Tiraby, G. J. Med. Chem. 2016, 59, 10253. |
| [41] | Ager, C. R.; Zhang, H.; Wei, Z.; Jones, P.; Curran, M. A.; Di Francesco, M. E. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2019, 29, 126640. |
| [42] | Wang, Z.-H.; Zhao, C.-C.; Zhang, Q.-Z.; Wang, C.-L.; Zhang, H.; Ma, D.-J.; Wang, D.-W.; Wen, X.; Li, L.-Y.; Xi, Z. Sci. China: Chem. 2020, 63, 534. |
| [43] | Xie, X.; Liu, J.; Wang, X. Molecules 2020, 25, 5285. |
| [44] | Tarashima, N. S.; Kumanomido, Y.; Nakashima, K.; Tanaka, Y.; Minakawa, N. J. Org. Chem. 2021, 86, 15004. |
| [45] | Wang, Z.; Zhao, C.; Wang, C.; Zhang, H.; Ma, D.; Zhang, Q.; Wen, X.; Li, L.; Xi, Z. Bioorg. Med. Chem. 2021, 29, 115899. |
| [46] | Veth, S.; Fuchs, A.; Ozdemir, D.; Dialer, C.; Drexler, D. J.; Knechtel, F.; Witte, G.; Hopfner, K. P.; Carell, T.; Ploetz, E. ChemBioChem 2022, 23, e202200005. |
| [47] | Grajkowski, A.; Cieslak, J.; Gapeev, A.; Schindler, C.; Beaucage, S. L. Bioconjugate Chem. 2010, 21, 2147. |
| [48] | Smith, K. D.; Shanahan, C. A.; Moore, E. L.; Simon, A. C.; Strobel, S. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 7757. |
| [49] | Zhou, J.; Watt, S.; Wang, J.; Nakayama, S.; Sayre, D. A.; Lam, Y. F.; Lee, V. T.; Sintim, H. O. Bioorg. Med. Chem. 2013, 21, 4396. |
| [50] | Kempson, J.; Zhang, H.; Hou, X.; Cornelius, L.; Zhao, R.; Wang, B.; Hong, Z.; Oderinde, M. S.; Pawluczyk, J.; Wu, D. R.; Sun, D.; Li, P.; Yip, S.; Smith, A.; Caceres-Cortes, J.; Aulakh, D.; Sarjeant, A. A.; Park, P. K.; Harikrishnan, L. S.; Qin, L. Y.; Dodd, D. S.; Fink, B.; Vite, G.; Mathur, A. J. Org. Chem. 2021, 86, 8851. |
| [51] | Saito-Tarashima, N.; Kinoshita, M.; Igata, Y.; Kashiwabara, Y.; Minakawa, N. RSC Med. Chem. 2021, 12, 1519. |
| [52] | Vyskocil, S.; Cardin, D.; Ciavarri, J.; Conlon, J.; Cullis, C.; England, D.; Gershman, R.; Gigstad, K.; Gipson, K.; Gould, A.; Greenspan, P.; Griffin, R.; Gulavita, N.; Harrison, S.; Hu, Z.; Hu, Y.; Hata, A.; Huang, J.; Huang, S. C.; Janowick, D.; Jones, M.; Kolev, V.; Langston, S. P.; Lee, H. M.; Li, G.; Lok, D.; Ma, L.; Mai, D.; Malley, J.; Matsuda, A.; Mizutani, H.; Mizutani, M.; Molchanova, N.; Nunes, E.; Pusalkar, S.; Renou, C.; Rowland, S.; Sato, Y.; Shaw, M.; Shen, L.; Shi, Z.; Skene, R.; Soucy, F.; Stroud, S.; Xu, H.; Xu, T.; Abu-Yousif, A. O. Zhang, J. J. Med. Chem. 2021, 64, 6902. |
| [53] | (a) Wu, J. J.; Zhao, L.; Han, B. B.; Hu, H. G.; Zhang, B. D.; Li, W. H.; Chen, Y. X.; Li, Y. M. Chem. Commun. 2021, 57, 504. |
| [53] | (b) Zhang, B. D.; Wu, J. J.; Li, W. H.; Hu, H. G.; Zhao, L.; He, P. Y.; Zhao, Y. F.; Li, Y. M. Nano Res. 2022, 15, 6328. |
| [54] | Wu, J.-J.; Chen, F.-Y.; Han, B.-B.; Zhang, H.-Q.; Zhao, L.; Zhang, Z.-R.; Li, J.-J.; Zhang, B.-D.; Zhang, Y.-N.; Yue, Y.-X.; Hu, H. G.; Li, W. H.; Zhang, B.; Chen, Y. X.; Guo, D. S.; Li, Y. M. CCS Chem. 2022, DOI: 10.31635/ccschem.022.202201859. |
| [55] | Rao, F.; Pasunooti, S.; Ng, Y.; Zhuo, W.; Lim, L.; Liu, A. W.; Liang, Z. X. Anal. Biochem. 2009, 389, 138. |
| [56] | Launer-Felty, K. D.; Strobel, S. A. Nucleic Acids Res. 2018, 46, 2765. |
| [57] | Lv, Y.; Sun, Q.; Wang, X.; Lu, Y.; Li, Y.; Yuan, H.; Zhu, J.; Zhu, D. Front Microbiol. 2019, 10, 2111. |
| [58] | Rolf, J.; Siedentop, R.; Lutz, S.; Rosenthal, K. Int. J. Mol. Sci. 2019, 21, 105. |
| [59] | Becker, M.; Nikel, P.; Andexer, J. N.; Lutz, S.; Rosenthal, K. Biomolecules 2021, 11, 590. |
| [60] | Sun, Q.; Lv, Y.; Zhang, C.; Wu, W.; Zhang, R.; Zhu, C.; Li, Y. Y.; Yuan, H.; Zhu, J.; Zhu, D. Enzyme Microb. Technol. 2021, 143, 109700. |
| [61] | Shchokolova, A. S.; Rymko, A. N.; Kvach, S. V.; Shabunya, P. S.; Fatykhava, S. A.; Zinchenko, A. I. Nucleosides, Nucleotides Nucleic Acids 2015, 34, 416. |
| [62] | Novotna, B.; Vanekova, L.; Zavrel, M.; Budesinsky, M.; Dejmek, M.; Smola, M.; Gutten, O.; Tehrani, Z. A.; Pimkova Polidarova, M.; Brazdova, A.; Liboska, R.; Stepanek, I.; Vavrina, Z.; Jandusik, T.; Nencka, R.; Rulisek, L.; Boura, E.; Brynda, J.; Pav, O.; Birkus?, G. J. Med. Chem. 2019, 62, 10676. |
| [63] | Novotna, B.; Hola, L.; Stas, M.; Gutten, O.; Smola, M.; Zavrel, M.; Vavrina, Z.; Budesinsky, M.; Liboska, R.; Chevrier, F.; Dobias, J.; Boura, E.; Rulisek, L.; Birkus, G. Biochemistry 2021, 60, 3714. |
| [64] | Vav?ina, Z.; Perlíková, P.; Milisavljevi?, N.; Chevrier, F.; Smola, M.; Smith, J.; Dejmek, M.; Havlí?ek, V.; Budě?ínsky, M.; Liboska, R.; Vanekova, L.; Brynda, J.; Boura, E.; Rezacova, P.; Hocek, M.; Birkus, G. J. Med. Chem. 2022, 65, 14082. |
| [65] | Rosenthal, K.; Becker, M.; Rolf, J.; Siedentop, R.; Hillen, M.; Nett, M.; Lütz, S. ChemBioChem 2020, 21, 3225. |
| [66] | McIntosh, J. A.; Liu, Z.; Andresen, B. M.; Marzijarani, N. S.; Moore, J. C.; Marshall, N. M.; Borra-Garske, M.; Obligacion, J. V.; Fier, P. S.; Peng, F.; Forstater, J. H.; Winston, M. S.; An, C.; Chang, W.; Lim, J.; Huffman, M. A.; Miller, S. P.; Tsay, F. R.; Altman, M. D.; Lesburg, C. A.; Steinhuebel, D.; Trotter, B. W.; Cumming, J. N.; Northrup, A.; Bu, X.; Mann, B. F.; Biba, M.; Hiraga, K.; Murphy, G. S.; Kolev, J. N.; Makarewicz, A.; Pan, W.; Farasat, I.; Bade, R. S.; Stone, K.; Duan, D.; Alvizo, O.; Adpressa, D.; Guetschow, E.; Hoyt, E.; Regalado, E. L.; Castro, S.; Rivera, N.; Smith, J. P.; Wang, F.; Crespo, A.; Verma, D.; Axnanda, S.; Dance, Z. E. X.; Devine, P. N.; Tschaen, D.; Canada, K. A.; Bulger, P. G.; Sherry, B. D.; Truppo, M. D.; Ruck, R. T.; Campeau, L. C.; Bennett, D. J.; Humphrey, G. R.; Campos, K. R.; Maddess, M. L. Nature 2022, 603, 439. |
| [67] | (a) Le Naour, J.; Zitvogel, L.; Galluzzi, L.; Vacchelli, E.; Kroemer, G. Oncoimmunology 2020, 9, 1777624. |
| [67] | (b) Motedayen Aval, L.; Pease, J. E.; Sharma, R.; Pinato, D. J. J. Clin. Med. 2020, 9, 3323. |
| [68] | Luo, Z.; Liang, X.; He, T.; Qin, X.; Li, X.; Li, Y.; Li, L.; Loh, X. J.; Gong, C.; Liu, X. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 16366. |
/
| 〈 |
|
〉 |
