2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予哈佛大學(xué)的William"Bill" G. Kaelin、牛津大學(xué)的利夫Peter J. Ratcliffe和約翰·霍普金斯醫(yī)學(xué)院的Gregg L.Semenza，以表彰他們“在理解細(xì)胞感知、適應(yīng)氧氣變化機(jī)制中的貢獻(xiàn)”。近年來，由Gregg L.Semenza發(fā)現(xiàn)的HIF（Hypoxia-Inducible Factor）作為主要的氧氣調(diào)控因子，科學(xué)家圍繞HIF做了大量的研究。今天，我們就來說一說HIF主要的調(diào)節(jié)器——脯氨酰羥化酶(prolyl hydroxylase domain，PHD)及其研發(fā)管線。

圖1. William G. Kaelin Jr（左），Sir Peter J. Ratcliffe （中），Gregg L. Semenza （右），圖片來源于諾獎(jiǎng)官網(wǎng)

今年的生理學(xué)諾獲獎(jiǎng)?wù)咭蚪沂玖说脱跣盘?hào)對(duì)生理學(xué)機(jī)制的重要性而獲此殊榮，這一研究為治療貧血、癌癥和許多其他疾病的低氧相關(guān)疾病打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

在聊PHD之前，我們不得不先聊聊HIF，HIF由Semenza等人于1992年發(fā)現(xiàn)，它是一種異二聚體轉(zhuǎn)錄因子，由一個(gè)氧高度敏感因子HIF-α和HIF-β組成。缺氧條件下，HIF-α和HIF-β二聚化進(jìn)一步激活轉(zhuǎn)錄因子p300, 并與缺氧反應(yīng)元件HRE結(jié)合，從而調(diào)控多種基因表達(dá)，比如紅細(xì)胞生成, 線粒體代謝和血管生成等。在常氧條件或機(jī)體受到損傷時(shí)，HIF-α可以被PHD酶羥基化，導(dǎo)致其快速被林希因子VHL識(shí)別并被泛素化降解（圖2）。

圖2. HIF信號(hào)調(diào)節(jié)通路（來源于參考文獻(xiàn)3）

常氧條件下，HIF-α脯氨酸殘基( Pro402、Pro564、Pro531，Pro490 ，PHD酶催化Pro564的米氏常數(shù)Km較低，所以Pro564在HIF調(diào)控中占有重要地位)可以被PHD酶羥基化，導(dǎo)致其快速被林希因子VHL識(shí)別并被泛素化降解。而在低氧條件下，HIF-α可以避免被羥基化，從而入核與HIF-β二聚化促進(jìn)下游相關(guān)基因的表達(dá)，如EPO等。

PHD酶主要包括PHD1、PHD2以及PHD3，其中PHD1主要分布于細(xì)胞核中，PHD2分布于細(xì)胞質(zhì)中，PHD3細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)中都有分布。PHD是非血紅素鐵（Ⅱ）依賴的雙加氧酶，在氧氣、鐵和2-OG存在的情況下催化HIF-α的脯氨酸羥基化(圖3)，羥基化的HIF-α可以被VHL識(shí)別并快速的降解。

目前的研究表明，PHD2催化HIF-α羥基化能力較PHD1/PHD3有明顯優(yōu)勢(shì)，目前，大量的研究都是圍繞PHD2展開?；谄鋬?nèi)源性配體2-OG，近年來報(bào)道了許多競(jìng)爭(zhēng)性的PHD2小分子抑制劑，其可以將2-OG擠出活性口袋，達(dá)到抑制劑PHD2酶活力的目的，從而穩(wěn)定HIF水平。促進(jìn)體內(nèi)促紅細(xì)胞生成素EPO激素水平升高，達(dá)到治療慢性腎性貧血等疾病的目的。

圖3. PHD2晶體結(jié)構(gòu)和HIF-α羥基化肽段（主要是Pro564位氨基酸被羥基化導(dǎo)致HIF-α被降解）

PHD2研發(fā)管線

2018年12月，中國國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）通過優(yōu)先審評(píng)審批程序批準(zhǔn)由FibroGen發(fā)現(xiàn)并與日本藥企安斯泰來合作的藥羅沙司他膠囊（商品名：愛瑞卓，INN通用名：Roxadustat）上市，用于治療正在接受透析治療的患者因慢性腎臟病(CKD)引起的貧血。

值得一提是，中國是第一個(gè)批準(zhǔn)羅沙司他的國家，并且羅沙司他是全球首個(gè)基于氧感知調(diào)控的上市的新藥，我國CKD貧血患者也率先受益于諾獎(jiǎng)級(jí)成果——羅沙司他。2019年7月，上海交大醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院陳楠教授和復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院郝傳明教授等在NEJM也公布了羅沙司他兩項(xiàng)III期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，主要介紹了長期透析和未經(jīng)透析的貧血患者使用羅沙司他的治療效果。

隨著第一款口服PHD2小分子抑制劑羅沙司他的上市，PHD2小分子抑制劑正在處于火熱的研發(fā)中?；谀壳疤幱谂R床研究的PHD2制劑做一小結(jié)(見表1)。

目前，PHD2小分子抑制劑在慢性腎臟貧血CKD領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)激烈，2019年7月，Akebia Therapeutics宣布其合作伙伴田邊三菱已向日本厚生勞動(dòng)省提交了Vadadustat的新藥上市申請(qǐng)，用于治療慢性腎病貧血癥。

2019年8月，葛蘭素史克已為Daprodustat向日本厚生勞動(dòng)省遞交了新藥申請(qǐng)，用于治療慢性腎臟疾病導(dǎo)致的貧血。如審批順利，Vadadustat和Daprodustat將于2020進(jìn)入市場(chǎng)。

國內(nèi)制藥公司東陽光PHD2小分子抑制劑HEC53856在2018年11月率先拿到臨床批件，進(jìn)入臨床I期。由中國藥科大學(xué)尤啟冬教授團(tuán)隊(duì)和恒瑞醫(yī)藥聯(lián)合研發(fā)DDO-3055也在2019年4月拿到臨床批件，進(jìn)入臨床I期。三生制藥新藥編號(hào)HIF-117也在近期申報(bào)臨床批件。

隨著抗腎臟貧血藥物研發(fā)的深入，這一領(lǐng)域內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)將變得異常激烈，這也促進(jìn)我們醫(yī)藥市場(chǎng)更好更快更健康的發(fā)展，造福于更多慢性腎病引發(fā)貧血的患者。

表1. PHD2小分子抑制劑（排除無進(jìn)展和終止藥物）

公司/機(jī)構(gòu)欄放首個(gè)并加粗的為該藥物分子的originator

整理自藥渡數(shù)據(jù)庫

圖4. 代表性PHD2小分子抑制劑化學(xué)結(jié)構(gòu)，主要為甘氨酸類羧酸結(jié)構(gòu)

圖5. 羅沙司他原研合成路線（來源于參考文獻(xiàn)6）

圖6. Vadadustat合成路線（來源于參考文獻(xiàn)7）

圖7. Daprodustat合成路線（來源于參考文獻(xiàn)6）

圖8. Enarodustat合成路線（來源于參考文獻(xiàn)8）

圖9. Molidustat合成路線（來源于參考文獻(xiàn)7）

結(jié)語

HIF作為生理氧調(diào)控因子，未來在抗貧血抗癌等方面潛力無限，如何實(shí)現(xiàn)更好的調(diào)控HIF水平將作為未來科學(xué)家的主戰(zhàn)場(chǎng)，而PHD毫無疑問是這個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的主攻陣地，目前科學(xué)家們已經(jīng)取得了一定勝利，期待未來可以傳來更多捷報(bào)！

參考文獻(xiàn)：

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6. 藥渡數(shù)據(jù)：https://data.pharmacodia.com

7. Wu, Y., Wang, N., et al. Small-molecule inhibitors of HIF-PHD2: a valid strategy to renal anemia treatment in clinical therapy. Med. Chem. Commun. 2016,7 (7), 1271-1284.

8. Ogoshi, Y., Matsui, T., Mitani, I., et al. Discovery of JTZ-951: A HIF Prolyl Hydroxylase Inhibitor for the Treatment of Renal Anemia. ACS Med. Chem. Lett. 2017, 8 (12), 1320-1325.

9. 張曉進(jìn)，尤啟冬，雷永華等，炔基吡啶類脯氨酰羥化酶抑制劑、其制備方法和醫(yī)藥用途。CN105130888A

10. 左應(yīng)林，王曉軍，張英俊等，脯氨酰羥化酶抑制劑及其用途。CN108069957A

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