CD73抑制劑MethADP的作用機理及在腫瘤、神經(jīng)科學(xué)與免疫研究中的應(yīng)用

MethADP（α，β-亞甲基腺苷 5′-二磷酸）是一種二磷酸腺苷的類似物，參與能量傳遞、遺傳信息表達、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，MethADP（APCP，AbMole，M20000）還是一種CD73的競爭性抑制劑，主要用于腫瘤、神經(jīng)科學(xué)、炎癥與免疫的研究。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻專利引用。

一、MethADP（APCP）的作用機理
MethADP（CAS No.：3768-14-7，M20000）的分子結(jié)構(gòu)以ADP為骨架，在核糖基團與磷酸基團之間引入了亞甲基結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使MethADP能夠抵抗水解酶的作用，從而穩(wěn)定存在。甲基化修飾還改變了腺苷基團的電子云密度，影響了MethADP與非靶分子間的氫鍵形成效率，這一特性使其在調(diào)控靶分子活性時具有更高的特異性。MethADP 能夠高效地抑制CD73的活性。CD73是一種錨定在細胞膜上的外切酶，核心功能是催化細胞外單磷酸腺苷（AMP）脫磷酸生成腺苷，該過程是細胞外腺苷生成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而細胞外腺苷通過與腺苷受體結(jié)合，可調(diào)控免疫應(yīng)答、細胞增殖及血管舒張等多種生理過程。從分子結(jié)構(gòu)層面分析，CD73的活性中心包含一個由關(guān)鍵氨基酸殘基構(gòu)成的催化口袋，MethADP（AMP-CP）分子中的甲基化腺苷基團可通過疏水作用與催化口袋周圍的疏水氨基酸殘基結(jié)合，同時其磷酸基團可與活性中心的帶正電殘基形成靜電相互作用，這種多重作用使 MethADP 能穩(wěn)定結(jié)合于 CD73的活性中心，阻礙底物AMP的進入及相應(yīng)催化反應(yīng)的進行。并且MethADP與CD73的結(jié)合親和力顯著高于 AMP，因此MethADP可高效阻斷AMP與CD73的結(jié)合，抑制其脫磷酸反應(yīng)。此外，MethADP 還可作用于腺苷酸激酶（AK），該酶負責(zé)催化 ATP 與 AMP 之間的磷酸基團轉(zhuǎn)移。研究表明，MethADP 通過抑制AK，導(dǎo)致細胞內(nèi)ATP/AMP比值升高，進而激活A(yù)MPK信號通路，啟動細胞的能量應(yīng)激響應(yīng)機制。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學(xué)用于動物體內(nèi)實驗，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
二、MethADP（APCP）的科研應(yīng)用
1. MethADP（AMP-CP）用于抑制腫瘤的研究
當(dāng)CD73的催化活性被MethADP（CAS No.：3768-14-7，M20000）抑制后，細胞外AMP的脫磷酸過程受阻，這將導(dǎo)致細胞外腺苷的生成量顯著減少。由于腺苷是一種重要的免疫抑制分子，其水平降低會打破免疫微環(huán)境的平衡，增強免疫細胞（如T細胞、自然殺傷細胞等）對靶細胞的識別和攻擊能力。在腫瘤研究領(lǐng)域，腫瘤微環(huán)境中常存在高表達的CD73，通過產(chǎn)生大量腺苷來抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)，而MethADP通過抑制CD73可逆轉(zhuǎn)這種免疫抑制狀態(tài)，增強免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞的清除。實驗研究表明，在多種腫瘤模型中，例如乳腺癌細胞（MDA-MB-231、MCF-7）、宮頸癌細胞（Hela）、胃癌細胞系等，MethADP處理可顯著降低腫瘤組織中腺苷的濃度，同時伴隨腫瘤微環(huán)境中浸潤的效應(yīng)T細胞（如CD8⁺ T細胞）數(shù)量增加，及T細胞功能活化標(biāo)志物（如IFN-γ、TNF-α）的表達上調(diào)。此外，MethADP還能通過調(diào)節(jié)腫瘤細胞的能量代謝影響其增殖與存活。由于MethADP對腺苷酸激酶的抑制作用，腫瘤細胞內(nèi)ATP/AMP比值升高，激活的AMPK信號通路可進一步抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）等促增殖信號分子，從而減慢腫瘤細胞的生長速率。在聯(lián)合方案中，MethADP與免疫檢查點抑制劑如抗PD-L1抗體Atezolizumab 聯(lián)用可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)^[2]，顯著提升荷瘤小鼠的生存率并減小腫瘤體積。

2. MethADP（AMP-CP）用于神經(jīng)學(xué)的研究
在神經(jīng)科學(xué)研究中，細胞外腺苷的水平變化會影響神經(jīng)元的興奮性和神經(jīng)遞質(zhì)釋放，MethADP（APCP，M20000）對CD73的抑制作用可調(diào)節(jié)神經(jīng)信號的傳遞過程。動物實驗結(jié)果表明在腦缺血等狀態(tài)下，局部組織會因能量代謝紊亂導(dǎo)致ATP大量分解，產(chǎn)生的AMP經(jīng)CD73催化生成腺苷，而過量腺苷會過度抑制神經(jīng)元活動，加重神經(jīng)功能損傷。MethADP通過阻斷CD73的催化作用，可減少上述條件下的細胞外腺苷的異常蓄積，并減輕其對神經(jīng)元的過度抑制，為神經(jīng)功能的恢復(fù)創(chuàng)造了有利環(huán)境^[3]。此外，在神經(jīng)炎癥反應(yīng)中，小膠質(zhì)細胞的異常激活會釋放大量促炎因子，加劇神經(jīng)損傷，而CD73生成的腺苷可通過激活腺苷A2A受體進一步促進小膠質(zhì)細胞的活化^[4]。MethADP（APCP）能夠通過抑制CD73的活性，降低細胞外腺苷水平，進而抑制小膠質(zhì)細胞的過度激活及促炎因子的釋放，緩解神經(jīng)炎癥反應(yīng)。在阿爾茨海默病等動物模型的研究中發(fā)現(xiàn)，MethADP處理可減少β淀粉樣蛋白誘導(dǎo)的AD小鼠模型的認知障礙^[5]，其機制可能與MethADP的調(diào)節(jié)突觸可塑性、減少神經(jīng)元凋亡有關(guān)。同時，MethADP對腺苷酸激酶的抑制作用也參與神經(jīng)細胞的能量代謝調(diào)控，通過激活A(yù)MPK信號通路，促進神經(jīng)細胞的能量平衡維持，減少因能量代謝失衡導(dǎo)致的神經(jīng)細胞損傷。這些研究表明，MethADP在神經(jīng)保護、神經(jīng)炎癥調(diào)控及神經(jīng)退行性病變的研究中具有重要的應(yīng)用前景。

3. MethADP（AMP-CP）用于炎癥與免疫反應(yīng)的研究
此外，在炎癥與免疫反應(yīng)中，CD73生成的腺苷可通過多種途徑調(diào)控炎癥細胞的浸潤和細胞因子的釋放，MethADP（APCP，M20000）通過阻斷這一通路，為一些自身免疫炎癥反應(yīng)的產(chǎn)生機制研究提供重要工具。在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎模型中，關(guān)節(jié)滑膜組織中CD73的表達水平顯著升高，導(dǎo)致局部腺苷濃度增加，進而通過激活腺苷A2B受體促進滑膜成纖維細胞的增殖和促炎因子（如IL-6、TNF-α）的釋放，加重關(guān)節(jié)炎癥和骨破壞。而MethADP的處理可有效抑制滑膜組織中CD73的活性，降低局部腺苷水平，減少促炎因子的分泌，同時抑制滑膜成纖維細胞的異常增殖和侵襲能力，緩解關(guān)節(jié)腫脹和軟骨損傷程度，例如MethADP可改善膠原誘導(dǎo)的小鼠關(guān)節(jié)炎模型^[6]。在潰瘍性結(jié)腸炎等腸道炎癥模型中，腸道黏膜屏障的破壞和免疫細胞的過度浸潤是疾病進展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，研究發(fā)現(xiàn)腸黏膜上皮細胞及免疫細胞表面CD73的高表達會通過腺苷-腺苷受體軸促進炎癥級聯(lián)反應(yīng)。MethADP干預(yù)后，不僅能降低腸道組織中CD73的活性及腺苷含量，還能減少中性粒細胞和巨噬細胞在炎癥部位的聚集，同時上調(diào)抗炎因子IL-10的表達水平，從而減輕腸道黏膜的炎癥損傷，改善腹瀉、便血等癥狀，其保護作用在DSS（Dextran sulfate sodium salt）誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎模型中得到了驗證^[7]。

AbMole是ChemBridge中國區(qū)官方指定合作伙伴。


參考文獻及鳴謝
[1] A. Junker, C. Renn, C. Dobelmann, et al., Structure-Activity Relationship of Purine and Pyrimidine Nucleotides as Ecto-5'-Nucleotidase (CD73) Inhibitors, J Med Chem 62(7) (2019) 3677-3695.
[2] Jéssica Brzoskowski Longaray, Camila Kehl Dias, Juliete Nathali Scholl, et al., Investigation of co-treatment multi-targeting approaches in breast cancer cell lines, 966 (2024) 176328.
[3] Xiaobo Li, Tingting Zhou, Xiuling Zhi, et al., Effect of hypoxia/reoxygenation on CD73 (ecto-5′-nucleotidase) in mouse microvessel endothelial cell lines, 72(1-2) (2006) 48-53.
[4] Pan-pan Gao, Hai-feng Jiang, Yu-wen Du, et al., CD73 inhibitor AB680 suppresses glioblastoma in mice by inhibiting purine metabolism and promoting P2RY12+ microglia transformation,  (2025) 1-18.
[5] Wu Song, Yong Tang, Lin Wei, et al., Protective effect of CD73 inhibitor α, β-methylene ADP against amyloid-β-induced cognitive impairment by inhibiting adenosine production in hippocampus, 48 (2020) 53-61.
[6] Yang Luo, Wenbin Wu, Jian Gu, et al., Human gingival tissue-derived MSC suppress osteoclastogenesis and bone erosion via CD39-adenosine signal pathway in autoimmune arthritis, 43 (2019) 620-631.
[7] X Wu, X Liu, N Lan, et al., P069 CD73 PROMOTES COLITIS-ASSOCIATED TUMOURIGENESIS IN MICE, 14 (2020) S170.