靶向JAK-STAT途徑藥物開發的最新研究進展

引言

Janus激酶（JAK）-信號轉導和轉錄激活因子（STAT）途徑將大約60種細胞外細胞因子和激素的信號通過細胞膜傳遞到細胞核中，以調節免疫反應，增殖，分化，激活和凋亡。由于不存在細胞內激酶結構域，細胞因子受體依賴于相關的JAK進行信號轉導。JAK是非受體酪氨酸激酶，由四個成員組成，即JAK1-JAK3和酪氨酸激酶2（TYK2）。細胞因子與受體胞外結構域的結合誘導受體二聚化，使相關的JAK通過反式磷酸化接近激活。這啟動了涉及含SH2的信號蛋白（最顯著的是STAT）的下游信號級聯的磷酸化。STAT的募集和隨后的磷酸化導致它們的二聚化和核易位，在那里它們啟動靶基因的轉錄。

異常的細胞因子環境或體細胞突變可能導致JAK-STAT通路失調，是許多免疫疾病和血液系統惡性腫瘤的發病基礎，最明顯的是自身免疫性疾病和骨髓增生性腫瘤（MPNs）。大量數據也支持JAK-STAT途徑在各種癌癥中的作用，包括膠質母細胞瘤，直腸癌和前列腺癌，神經退行性疾病（如帕金森病）以及其他疾病，包括1型糖尿病（T1D），乳糜瀉（CeD）和病毒感染。因此，針對JAK-STAT途徑已成為一系列疾病的有效治療策略。

JAK-STAT途徑可以在不同水平上通過各種方法進行治療靶向。基于單克隆抗體的方法開創了JAK-STAT療法的先河，臨床上使用的幾種抗體靶向特定的細胞因子或細胞因子受體，從而導致高度靶向的途徑抑制。例如托珠單抗，其靶向IL-6受體并用于類風濕性關節炎（RA）和其他幾種適應癥；ustekinumab，靶向IL-12和IL-23，用于牛皮癬和克羅恩病（CD）；以及靶向IL-4Rα的dupilumab，用于特應性皮炎，哮喘和其他過敏性疾病。與用抗體靶向細胞外細胞因子和受體相反，用口服活性小分子抑制JAK和STAT途徑會導致同時阻斷多種細胞因子信號。雖然這種廣譜性在治療復雜細胞因子參與的疾病時可能有益，但它也可能增加不良反應的風險。

目前，臨床上迫切需要改進JAK和STAT抑制劑，開發新的藥物，以提高細胞因子的選擇性和效力，減輕副作用，擴大JAK-STAT抑制劑的潛在適應癥。一些新方法應用的策略也超出了催化功能，一些以前不可藥用的結構域已被證明是藥物干預的相關位點。

一、JAK–STAT信號概述

JAK和STAT的結構

JAK是包含氨基末端受體結合FERM-SH2結構域，中央假激酶結構域（PKD或JH2）和羧基末端活性酪氨酸激酶結構域（KD或JH1）的多結構域蛋白。FERM-SH2結構域形成一個緊湊的受體結合模塊，與細胞因子受體胞質尾部的富含脯氨酸的“box 1”和疏水性“box 2”基序相互作用。

STAT蛋白家族成員STAT1-STAT6，包括密切相關的同工型STAT5A和STAT5B，共享一個保守的結構域。每個STAT由N末端結構域（NTD），卷曲螺旋結構域，DNA結合結構域（DBD），接頭結構域（LD），SH2結構域和C末端反式激活結構域（TAD）組成。NTD即使在沒有磷酸化的情況下也能促進STAT-STAT相互作用，并在四聚體形成中起關鍵作用，從而增強某些基因位點的轉錄活性。卷曲螺旋結構域促進與其他轉錄調節因子的相互作用，有助于上下文特異性基因調控。DBD能夠與靶基因啟動子和增強子中的GAS（γ激活位點）或ISRE（干擾素刺激的反應元件）進行序列特異性結合，而LD提供了支持DNA結合的結構靈活性。SH2結構域對于識別活化的細胞因子受體或其他STAT上的磷酸化酪氨酸殘基，促進核易位和與特定DNA位點結合所需的二聚化至關重要。最后，TAD募集轉錄共激活因子，如CBP/p300，以響應細胞因子刺激啟動基因表達。

信號機制

來自I型和II型家族的細胞因子受體通常形成異二聚體或更高階的寡聚復合物，缺乏內在的激酶活性，依賴于受體相關的JAK進行信號傳導。在細胞因子結合后，受體二聚化使相關的JAK并置，允許其激酶結構域的反式磷酸化和隨后的催化活化。對于大多數受體，激活和信號傳導需要兩種不同的JAK同種型，例如I型和III型干擾素信號傳導中的JAK1和TYK2，或常見γ鏈細胞因子受體信號傳導中的JAK1和JAK3。同型二聚體激素受體，例如促紅細胞生成素和血小板生成素的受體，通過JAK2起作用。活化的JAK進一步磷酸化細胞因子受體，為RAS-ERK，PI3激酶和AKT途徑中的潛在STAT轉錄因子和其他含SH2的信號蛋白創建對接位點，隨后被JAKs磷酸化。然后磷酸化的STAT二聚化并轉移到細胞核中，在那里它們啟動靶基因的轉錄。

致病作用

JAK-STAT信號傳導控制著多種生物過程，包括免疫細胞發育，炎癥反應，造血和組織穩態。突變或異常細胞因子環境導致的信號失調與血液系統惡性腫瘤，免疫疾病和實體瘤有關。JAK中的體細胞突變集中在PKD中，是血液系統惡性腫瘤的公認驅動因素。

除了MPN中的JAK2突變外，其他JAK中的突變也與發病機理有關。JAK1 GOF PKD突變很少見，但會引起一種自身炎癥性疾病，現在稱為JAACD綜合征。在急性髓性白血病中也發現了JAK1突變。JAK3突變于20世紀90年代首次被確定為常染色體隱性遺傳嚴重聯合免疫缺陷的原因。TYK2突變很少與發病機制直接相關，但已發現某些突變是自身免疫性疾病和感染的保護性或風險等位基因。

STAT在發病機制中被過度激活，以響應由例如細胞因子，致癌受體酪氨酸激酶和突變JAK的過量產生驅動的過度上游信號傳導。在某些癌癥和免疫疾病中，個體STAT也可能過度表達或突變，導致該途徑過度活化。

二、JAK抑制劑的最新進展

JAK抑制劑已成為治療各種免疫介導和血液疾病的一類變革性療法。迄今為止，已經發現靶向JAK的抑制劑具有可接受的安全性，甚至對不同JAK具有相當非選擇性的藥物也在臨床上使用。然而，缺乏耐受劑量的療效和嚴重的副作用已將開發重點轉移到更多JAK亞型特異性藥物上。

迄今為止，15種JAK抑制劑已被批準用于多種適應癥，從自身免疫性和炎性疾病到MPN和淋巴瘤。這些抑制劑中只有一種（deucravacitinib）靶向活性KD的ATP口袋之外的位點，其余的是I型激酶抑制劑，即它們以KD的活性構象與ATP口袋結合。

2011年推出了第一種批準的JAK抑制劑ruxolitinib，用于治療MF。其次是2012年用于RA的托法替尼和其他幾種用于自身免疫性疾病和MPNs的抑制劑。盡管在JAK抑制劑治療期間未發現耐藥性突變，但用ruxolitinib和其他I型化合物進行的體外研究顯示將JAK2的激活環鎖定在磷酸化的活性狀態，可導致其他JAK的激活和下游信號。JAK抑制劑的去除也與JAK-STAT途徑的過度激活有關。這種“ruxolitinib停藥綜合征”與疾病癥狀惡化有關，即細胞因子風暴。這些問題將下一代JAK抑制劑的發現和設計轉向了更具選擇性的化合物，以及機制不同的藥物或靶向KD ATP口袋外區域的藥物。

最近的努力集中在開發JAK1選擇性抑制劑，以盡量減少JAK2相關的造血作用。Golidocitinib最近在中國被批準用于外周T細胞淋巴瘤（PTCL）。它是一種JAK1選擇性I型抑制劑，對JAK2和JAK3的選擇性非常高（>200倍），對TYK2的選擇性中等（40倍）。在JACKPOT8試驗中，golidocitinib顯示出持久的抗腫瘤活性和與JAK1抑制一致的安全性，包括中性粒細胞減少和感染風險增加。其他JAK抑制劑也顯示出對PTCL和皮膚T細胞淋巴瘤（CTCL）的療效，包括cerdulatinib和ruxolitib，支持JAK抑制在這些惡性腫瘤中的更廣泛應用。其他靶向JAK1的化合物也處于臨床開發的后期，反映出人們越來越有興趣通過改善安全性來實現同工型選擇性抑制。

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三、JAK抑制劑開發中的新概念

尋求更具選擇性和有效性的 JAK 抑制劑已經表明，用 I 型藥物實現具有可接受安全性的高效性是很困難的。不同的激酶抑制劑類型為催化抑制提供了機理上不同的途徑。除了靶向激酶結構域外， JAK 還包含相鄰的 PKD 和受體結合的 FERM-SH2 結構域，這些結構域也可用于藥物設計，盡管迄今為止靶向 FERM-SH2 結構域的化合物的進展有限。機制不同的 JAK 抑制劑的發現可能比目前的 ATP 競爭藥物提供更好的療效和安全性。

II型抑制劑

JAK2抑制劑開發的一個有希望的方向涉及II型抑制劑。與I型抑制劑類似，這些化合物錨定在ATP口袋的鉸鏈上。然而，它們向鄰近的疏水口袋延伸，該口袋僅通過激活環的DFG基序的構象變化才能進入。

針對JAK2測試的第一種II型抑制劑是NVP-BBT594，最初是作為BCR-ABL抑制劑開發的。與I型化合物不同，它有效抑制JAK2依賴性細胞增殖并阻止活化環磷酸化的積累。盡管BBT594具有前景，但對JAK2的效力和選擇性有限，并且缺乏適合體內使用的藥代動力學特性。隨后基于BBT594優化產生了CHZ868，一種II型JAK2抑制劑。臨床前評估表明，該抑制劑可以逆轉I型JAK抑制劑的持久性，并有效降低MPN模型中的突變等位基因負擔。目前，來自Ajax Therapeutics的另一種II型JAK2抑制劑AJ1-11095正在進行MF（NCT06343805）的I期臨床試驗。

靶向假激酶結構域

TYK2 PKD藥理學可用性的第一個證據來自2015年在百時美施貴寶的研究。通過利用IL-23刺激的轉錄報告基因測定，他們篩選了以激酶為中心的文庫，并鑒定了通過與TYK2 PKD結合的選擇性拮抗IL-23信號傳導的化合物。以此為基礎，最終優化除了第一種臨床應用的PKD抑制劑BMS-986165或deucravacitinib。Deucravacitinib非常有效（TYK2 PKD Ki=0.02nM）并對JAK KDs具有選擇性。

臨床上，與KD靶向JAK抑制劑相比，deucravacitinib顯示出良好的安全性。它與感染發生率低有關，對血液學或脂質參數沒有顯著影響。重要的是，與其他被批準用于治療自身免疫性和炎性疾病的JAK抑制劑相比，deucravacitinib沒有黑匣子警告。Deucravacitinib目前被批準用于治療斑塊狀牛皮癬，并且正在針對其他適應癥進行晚期臨床試驗，包括PsA，系統性紅斑狼瘡和干燥綜合征。

JAK降解劑

用I型JAK抑制劑治療可導致持續的JAK2信號傳導，這可能是由于不完全的抑制或補償機制，例如與JAK1或TYK2的異二聚化。JAK2的靶向降解通過完全消除蛋白質提供了另一種治療策略。

關于JAK靶向降解劑的第一份報告探討了來自泛JAK抑制劑的各種彈頭，并證明JAK降解是抑制劑開發的可行策略。使用不同的接頭化學方法，將基于嘧啶和喹喔啉的JAK1-JAK3抑制劑與VHL，CRBN和IAP配體偶聯。其中，IAP募集PROTAC在從生化分析轉化為細胞分析時顯示出最低的效力降低，并且是唯一誘導細胞中JAK1/2降解的方法。目前，從批準的JAK抑制劑momelotinib和deucravacitinib開始，還開發了其他JAK降解劑。盡管有令人鼓舞的臨床前數據，但這些早期化合物均未進入臨床試驗。

針對JAK的其他策略

除了藥理學抑制之外，基因組編輯和RNAi還提供了調節JAK活性的替代方法。敲入/敲除小鼠模型表明，由JAK2 V617F驅動的MPN表型可以通過靶向失活完全逆轉。在人類造血干細胞中，基于CRISPR-Cas9/AAV6的策略幾乎完全（約99%）敲除突變等位基因，同時保留野生型JAK2，支持自體移植作為潛在的治療方法。此外，合成的siRNA通過選擇性沉默單個JAK家族成員，在臨床前模型中證明了JAK-STAT信號的持久抑制。

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四、靶向STAT的最新研究進展

靶向 STAT 轉錄因子代表了靶向疾病中 JAK-STAT 信號傳導的另一種方法。在七個 STAT 家族成員中， STAT3 和 STAT5 （ STAT5A 和 STAT5B ）已成為關鍵的致癌驅動因素。 STAT3 在包括膠質母細胞瘤，肺癌和胰腺癌在內的多種腫瘤中具有組成性活性。同樣， STAT5 在白血病發生中起著核心作用，并且在急性髓性白血病，慢性髓性白血病和其他也已鑒定出 GOF 突變的血液系統惡性腫瘤中過表達。 STAT1 和 STAT2 主要參與抗病毒免疫和干擾素信號傳導，但它們的失調會導致自身免疫性疾病。 STAT4 有助于自身免疫性疾病如 RA 和多發性硬化癥的發病機制。 STAT6 是 TH2 細胞驅動的免疫反應的關鍵介質，與哮喘和特應性皮炎等過敏性疾病特別相關。

可靶向的STAT結構域

STAT類似于假激酶，歷史上被認為難以靶向或“不可成藥”。由于缺乏突出的抑制劑結合位點，靶向STAT和其他轉錄因子非常具有挑戰性。盡管存在挑戰，但STAT蛋白中的兩個功能域已被證明適合小分子靶向。一種策略側重于SH2結構域內的磷酸酪氨酸結合口袋。針對該位點的抑制劑可以阻斷磷酸酪氨酸相互作用，從而阻止STAT二聚化和隨后的轉錄激活。這是開發STAT抑制劑的主要方法。另一種策略涉及靶向DBD以直接抑制STAT的轉錄活性。

靶向SH2結構域

STAT抑制劑的開發集中在靶向STAT3，STAT5和STAT6，二十多年前出現了第一批抑制劑。這些是靶向STAT的SH2結構域磷酸酪氨酸口袋的肽和肽模擬物。靶向SH2結構域的小分子抑制劑的作用原理與肽和肽模擬物相同。已經通過HTS和基于結構的虛擬篩選鑒定了幾種SH2靶向抑制劑，主要針對STAT3和STAT5。這些化合物中的許多已顯示出有效的抑制作用和細胞活性，其中一些已進入臨床評估。

臨床上最先進的STAT3 SH2抑制劑是大冢制藥開發的OPB-31121，OPB-51602和OPB-111077。這些化合物已經進行了多項臨床試驗，但面臨著與治療效果和毒性有關的挑戰，并且沒有一種進展超過I期。最先進的STAT3 SH2抑制劑是TTI-101（C188-9）。在最近的一項I期臨床試驗中，TTI-101作為實體瘤患者的單一療法具有良好的耐受性，并顯示出有希望的抗腫瘤活性，其中12%（5/41）的患者確診部分緩解，41%（17/41）表現出穩定的疾病。目前正在進行肝細胞癌的II期試驗（NCT05440708）。最近的進展已經將SH2靶向策略的范圍擴展到STAT3和STAT5之外，包括首次報道在人類細胞系中選擇性靶向STAT4的小分子抑制劑。值得注意的是，Recludix Pharma開發了REX-8756，這是一種高度選擇性的STAT6 SH2抑制劑，在過敏性炎癥的臨床前模型中表現出類似生物學的功效，并正在朝著臨床試驗的方向推進。

靶向DNA結合域

除SH2結構域外，STAT3的DBD一直是抑制劑開發的目標。最早的策略之一涉及使用誘餌寡核苷酸，其模擬STAT3應答元件并競爭性抑制STAT3與內源性DNA啟動子區域的結合。這種方法通過抑制STAT3介導的轉錄并減緩多種癌癥中的腫瘤生長，在臨床前模型中證明了其有效性。盡管有希望，誘餌寡核苷酸在全身給藥方面仍面臨重大挑戰，包括不穩定性，對核酸酶降解的敏感性和細胞攝取不良。為了解決這些限制，已經開發了環狀STAT3誘餌，其保留與STAT3的高親和力結合并表現出改善的穩定性和細胞功效。這些誘餌在頭頸部癌癥的異種移植模型中顯示出有效的抗腫瘤活性，并且在涉及患有口腔癌的寵物貓的I期臨床試驗中表現出35%的疾病控制率，毒性最小。

除了寡核苷酸之外，還開發了靶向STAT3 DBD的小分子抑制劑。與SH2結構域抑制劑不同，這些化合物不干擾STAT3二聚化，而是直接阻斷其DNA結合活性。最近，由Vividion Therapeutics開發的新型口服小分子STAT3抑制劑VVD-130850進入了I期臨床試驗（NCT06188208）。該化合物與STAT3中未公開的變構口袋結合，直接抑制其DNA結合活性。

其他STAT抑制劑

除了SH2和DBD靶向抑制劑外，還鑒定了幾種具有未定義或非經典STAT結合口袋的化合物。這些抑制劑通常通過間接機制或靶向多種途徑起作用，使其分類和臨床解釋復雜化。臨床上最先進的STAT3抑制劑是napabucasin（BBI608），它已經在實體瘤中進行了多次III期試驗。Napabucasin被NAD（P）H：醌氧化還原酶1（NQO1）生物活化，導致活性氧（ROS）產生，DNA損傷和STAT3磷酸化抑制。盡管最初是作為STAT3抑制劑開發的，但napabucasin的抗癌作用可能是通過氧化還原應激和干性抑制的組合介導的。Napabucasin不結合SH2結構域，未發表的數據表明它占據SH2和DBD之外的口袋，誘導DNA結合和接頭區域的構象變化。盡管有令人鼓舞的臨床前數據，但napabucasin未顯示出一致的臨床益處。在胃癌的III期BRIGHTER試驗中，與單獨使用紫杉醇相比，napabucasin聯合紫杉醇并不能提高總生存率。在其他試驗中也觀察到類似的結果。

STAT降解劑

PROTAC的出現改變了STAT靶向的策略。第一個STAT降解劑是使用基于結構的方法設計的，起源于可逆的STAT3 SH2結構域抑制劑。基于此開發的TSM-1以納摩爾親和力結合STAT3，并且當與CRBN配體來那度胺連接時，誘導STAT3的有效和選擇性降解。TSM-1在臨床前模型中表現出強大的抗腫瘤活性。目前，最領先的STAT3降解劑是Kymera Therapeutics的KT-333，它已經完成了淋巴瘤，T細胞白血病和實體瘤患者的I期臨床試驗（NCT05225584）。

除STAT3外，還開發了STAT5和STAT6降解劑。AK-2292是源自高親和力SH2結構域配體的選擇性STAT5A/B降解物。AK-2292在正常組織和慢性粒細胞白血病異種移植物中顯示出降解STAT5的有效活性。類似地，AK-1690是第一種有效且選擇性的STAT6降解劑，使用高親和力配體和CRBN募集開發。AK-1690實現納摩爾降解效力并有效消耗小鼠肝臟和肺組織中的STAT6。

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結語

異常的細胞因子環境或體細胞突變導致 JAK-STAT 信號失調，是許多人類疾病的基礎，并促進了對該途徑靶向藥物的積極開發。小分子 JAK 抑制劑已成為幾種自身免疫性和炎性疾病以及一些血液疾病的標準治療方案。盡管它們具有明顯的臨床益處，但大多數 JAK 抑制劑都帶有限制其使用的黑匣子警告。在血液系統惡性腫瘤中，這些藥物主要控制癥狀，而在風濕性疾病中，幾乎一半的患者無法實現長期緩解。 STAT 抑制劑的開發業受到具有挑戰性的成藥性阻礙，目前還沒有臨床批準的 STAT 抑制劑。因此，提高治療效果，選擇性和安全性仍然是 JAK-STAT 靶向治療發展的中心重點。

從非選擇性I型JAK抑制劑到高選擇性PKD靶向劑和STAT降解劑，技術創新不斷推動著療效和安全性邊界的拓展。隨著對疾病生物學理解的加深以及新型藥物模式的涌現，JAK-STAT抑制劑有望在更廣泛的適應癥中實現個體化、變革性的治療，最終改善全球數百萬患者的臨床結局和生活質量。

參考資料：

Pharmacological targeting of the JAK-STAT pathway: new concepts and emerging indications. Nat Rev Drug Discov.2026 Jan 5.

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