综述：G - 四链体配体 CX-5461：疾病治疗的创新候选药物

本文全面综述了 G - 四链体（G4）配体 CX-5461，它能抑制核糖体 RNA（rRNA）合成、稳定 G4 结构、毒化拓扑异构酶（TOP）。在癌症及多种非肿瘤疾病治疗中展现潜力，还可与免疫疗法联用。纳米递送及个性化 G4 靶向策略为其临床应用带来新希望。

引言

CX-5461（又名 Pidnarulex）源于氟喹诺酮 A-62176，最初被视作拓扑异构酶（TOP）II 的毒药 。2011 年，研究发现它能选择性抑制 RNA 聚合酶 I（Pol I）介导的转录，诱导肿瘤细胞衰老、自噬和凋亡，在多种肿瘤治疗中表现出潜力，因此获得美国食品药品监督管理局（FDA）的 “快速通道指定”，目前多项 I 期临床试验正在开展或已完成。2017 年，CX-5461 又被证实为 DNA G - 四链体（G4）稳定剂，可作用于多种疾病相关的 G4 结构，展现出更为广阔的治疗前景。

CX-5461 在肿瘤治疗中的作用机制

抑制 rRNA 合成

核糖体是细胞内蛋白质合成的场所，其生物合成包括转录、加工、组装和成熟等多个阶段，其中 RNA 聚合酶 I（Pol I）转录 rRNA 基因产生 47S 前体 rRNA 是限速步骤。肿瘤细胞中核糖体生物合成异常活跃，表现为 RNA Pol I 活性增强、rRNA 过表达和核糖体蛋白增多，这使得肿瘤细胞能够快速增殖和生长 。因此，靶向核糖体生物合成成为癌症治疗的一个重要策略。CX-5461 是一种强效且选择性的 rRNA 合成抑制剂，它通过破坏 RNA Pol I 复合物中转录因子 SL1 与 rDNA 启动子的相互作用，阻止 RNA Pol I-Rrn3 复合物从 rDNA 启动子释放，使 RNA Pol I 进入非生产性模式，从而抑制 rRNA 合成 。在多种临床前癌症模型中，CX-5461 无论是单药治疗还是联合治疗，都展现出良好的抗癌效果，且在已完成的血液系统和实体癌的 I 期临床试验中，表现出良好的生物安全性和治疗活性。CX-5461 对 rRNA 合成的抑制作用引发的细胞反应涉及 p53 依赖和非依赖途径。在 p53 非依赖途径中，CX-5461 阻止 Pol I 加载到 rDNA 上，激活 ATM/ATR 信号通路，诱导 p53 非依赖的细胞周期检查点，对 Tp53 基因敲除（Tp53^-/-）的 MYC 驱动淋巴瘤等具有靶向作用。在 p53 依赖途径中，CX-5461 可破坏核仁，通过 RPL5/RPL11-MDM2-p53 激活凋亡信号，还能激活 ATR-CHK1-p53 途径，诱导细胞周期停滞、凋亡激活和 DNA 损伤反应 。此外，激活的 p53 还能直接抑制核糖体生物合成。

G - 四链体稳定作用

G - 四链体（G4）是由四个鸟嘌呤碱基通过氢键相互作用形成的平面四链结构，多个 G - 四联体堆叠并由三个环连接形成复杂的 G4 结构 。G4 结构广泛存在于基因组的多个区域，包括基因启动子、非翻译区、非编码 RNA、线粒体 / 核糖体 DNA 位点等，参与基因表达调控、维持染色体稳定性、影响 DNA 复制和修复等多种生物学过程，在肿瘤发生发展中也起着重要作用 。例如，在某些癌基因的启动子区域存在功能性 G4 结构，其形成可能影响转录因子的招募和相互作用，调控基因表达，还可能导致染色体不稳定，促进肿瘤发展。CX-5461 最初被开发时未被重视其作为 G4 靶向化合物的潜力，直到 2017 年才发现它能在体外结合并稳定 G4 DNA 结构，在体内增加 G4 结构，对 BRCA 缺陷的癌细胞和患者来源的异种移植模型表现出特异性毒性 。体外研究表明，CX-5461 对不同 G4 结构的稳定作用存在差异，对人端粒 G4 的稳定作用最为显著 。体内实验发现，CX-5461 可诱导基因组中 G4 稳定性增加，导致肿瘤细胞 DNA 损伤，还能引发 R 环形成，激活 cGAS-STING 信号通路和先天免疫途径 。此外，CX-5461 还可能通过稳定端粒 G4 抑制端粒酶活性，影响肿瘤细胞增殖，不过这方面的体内研究还较少。同时，CX-5461 能影响 DNA 损伤修复相关蛋白的功能，合成致死筛选也发现了一些与 CX-5461 敏感性相关的遗传缺陷，为临床患者选择提供了参考。

拓扑异构酶毒化作用

拓扑异构酶（TOP）在核酸代谢过程中起着关键作用，通过解决 DNA 复制、转录、重组和染色体凝聚等过程中出现的拓扑问题来维持基因组的稳定性 。TOP 分为 TOP I、TOP II 和 TOP III 等类型，在不同组织中具有不同的表达模式。由于肿瘤细胞持续增殖，TOPs 过度切割 DNA 会导致永久性改变，阻碍后续进程，因此 TOP 抑制剂成为癌症治疗的潜在策略。CX-5461 源于已知的 TOP 毒药，本身也被证实具有 TOP 毒化作用。研究表明，CX-5461 主要通过毒化 TOP IIα 发挥细胞毒性，引发 DNA 双链断裂（DSB），诱导 p53 下游靶标的表达，从而发挥抗癌功效 。此外，CX-5461 还能在依赖 G4 的转录位点触发 TOP2 介导的 DNA DSB，不过其毒化 TOP II 的具体方式与经典 TOP II 抑制剂不同，仍有待进一步探索 。虽然 TOP 毒化不是 CX-5461 的唯一作用机制，但由于与 TOP 相互作用的药物可能会产生心脏毒性等不良反应，在后续 CX-5461 的临床试验中需要密切监测相关毒性。

CX-5461 的临床开发

截至目前，已有 5 项涉及 CX-5461 的临床试验注册，其中 2 项已完成，2 项正在招募，1 项暂停 。2013 年在澳大利亚开展的首次临床试验中，16 例晚期血液系统恶性肿瘤患者接受了 CX-5461 治疗，确定了其最大耐受剂量为 170mg/m²，推荐进一步研究剂量为每 3 周静脉注射 170mg/m²，且发现剂量独立的皮肤不良反应如红斑性感觉异常和光敏性可通过预防措施控制 。2016 年在加拿大进行的临床试验中，40 例实体瘤患者参与，结果显示 CX-5461 在具有同源重组缺陷（HR-defective）癌症患者中表现出抗肿瘤活性，推荐 II 期试验剂量为每 4 周的第 1、8 和 15 天静脉注射 475mg/m² 。基于这些试验，目前 CX-5461 正在进行 Ib 期扩展试验，以确定其在携带特定基因突变的实体瘤患者中的耐受剂量，并为未来 II 期临床试验设计提供依据 。

CX-5461 在非肿瘤疾病中的作用

抗病毒作用

人类巨细胞病毒（HCMV）是一种 β- 疱疹病毒，全球超过 40% 的成年人口感染过该病毒 。在免疫功能正常的个体中，HCMV 通常不致病，但在免疫受损患者中，如先天性出生缺陷、器官和干细胞移植患者以及艾滋病患者，HCMV 感染可导致严重甚至危及生命的疾病 。研究发现，CX-5461 能抑制 HCMV 感染的人成纤维细胞中病毒 DNA 合成和病毒产生，且在病毒 DNA 合成启动后使用 CX-5461 治疗，对病毒 DNA 合成的抑制作用更显著 。此外，CX-5461 还能降低单纯疱疹病毒 - 1（HSV-1）中某些基因的转录本水平，影响卡波西肉瘤相关疱疹病毒（KSHV）的裂解再激活 。近年来，在多种疾病相关病毒中发现了 G4 结构，虽然目前 CX-5461 直接靶向病毒基因组关键基因 G4 结构调节病毒复制和感染的研究较少，但基于其他 G4 配体的研究，推测 CX-5461 可能具有类似作用，有待进一步验证。

免疫抑制作用

CX-5461 干扰 RNA Pol I 活性，会影响免疫细胞功能和炎症反应，在移植和自身免疫性疾病治疗方面展现出潜在的应用价值。在大鼠主动脉移植模型中，CX-5461 可减轻内膜增生和血管炎症，抑制巨噬细胞的分化、成熟、迁移和激活 。在皮肤和心脏移植模型中，CX-5461 能抑制调节性 T 细胞（Tregs）的扩增，防止急性同种异体排斥反应，还能抑制 T 细胞激活，减少关键免疫介质的表达 。此外，局部应用 CX-5461 可预防咪喹莫特诱导的银屑病，表明它可能成为一种有前景的新型免疫抑制剂。

心血管疾病治疗作用

在心血管疾病方面，CX-5461 也有一定的研究进展。在原代心脏成纤维细胞中，CX-5461 通过激活 p53 信号通路，有效抑制细胞的激活、增殖和向肌成纤维细胞的分化，发挥抗纤维化作用 。在肺动脉高压的发展过程中，CX-5461 能诱导人肺动脉平滑肌细胞周期停滞，阻止肺动脉重塑，减轻血管周围炎症，改善肺动脉高压，提高生存率 。在大鼠颈动脉模型中，CX-5461 可通过激活 ATR-p53 轴，抑制平滑肌细胞增殖，预防血管损伤诱导的内膜形成，减少血管炎症 。不过，也有研究表明 CX-5461 可能会加速主动脉夹层的发生，不同研究结果的差异可能与动物模型的不同有关，需要进一步深入研究。

对神经退行性疾病的影响

大量研究表明，G4 结构在帕金森病和阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病中发挥着重要作用 。在 AD 患者中，9 号染色体 C9ORF72 基因座存在大量 GGGGCC重复序列，是潜在的 G4 结构形成位点 。有研究发现，随着年龄增长和 AD 病情加重，海马体中 RNA G - 四链体（rG4）形成显著增加，且 rG4 结构与 tau 蛋白聚集有关 。虽然目前有报道称 CX-5461 可能对学习和记忆产生负面影响，但它对神经退行性疾病进程的影响还需要通过更多的体内外研究来明确。

CX-5461 与免疫疗法

越来越多的证据表明，CX-5461 与免疫检查点抑制剂联合使用具有治疗潜力。其机制包括诱导免疫原性细胞死亡（ICD）、通过 cGAS-STING 通路激活先天免疫反应以及调节 PD-L1/PD-1 轴 。一些 G4 结合的有机铂杂化物能诱导核仁应激，激活维甲酸诱导基因 I（RIG-I）通路，触发损伤相关分子模式（DAMPs）释放，进而诱导 ICD，促进树突状细胞成熟和抗原交叉呈递，增强细胞毒性 T 细胞反应 。CX-5461 可诱导细胞质 dsDNA 积累，激活 cGAS-STING 通路，上调多种免疫相关因子的表达 。同时，CX-5461 还能通过激活 STAT1 上调 PD-L1 表达，与 PD-1/PD-L1 阻断剂联合使用可协同抑制肿瘤生长。此外，CX-5461 在某些肿瘤中还具有放射增敏作用，使其成为组合免疫肿瘤学策略中的多功能药物。

CX-5461 的纳米递送策略

尽管 CX-5461 在多种疾病治疗中展现出潜力，但它在作用部位或亚细胞靶点的有效积累不足，且目前的给药方式（静脉注射或口服，需在低 pH 条件下溶解）可能影响药代动力学、生物分布和治疗效果 。近年来，纳米材料因其高负载效率、促进溶解性、表面可修饰性和特异性靶向能力，被广泛应用于小分子药物递送 。多种负载 CX-5461 的纳米递送系统已被报道。例如，通过铜与 CX-5461 的吡嗪环氮结合形成的 Cu-CX-5461，制备成脂质体后可提高 CX-5461 的表观溶解度，增强对 BRCA 缺陷肿瘤的抗肿瘤效果 。苦参来源的外泌体样纳米囊泡（SFELNVs）负载 CX-5461 用于口服递送，可抑制促炎因子表达，促进 M2 巨噬细胞极化，缓解小鼠溃疡性结肠炎 。基于 G4 结构的纳米材料也被用于 CX-5461 递送，如 TDN-siTNF-α/-G4-MnP4 纳米递送系统，利用四面体 DNA 纳米结构（TDN）作为功能单元，实现对肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）的沉默和细胞内活性氧（ROS）的清除，在急性肝衰竭治疗中展现出良好疗效 。此外，AS1411 是一种含有 G4 结构序列的 DNA 适配体，能识别肿瘤细胞表面高表达的核仁素（NCL），将其修饰在纳米结构上可增强纳米系统在肿瘤部位的富集 。基于此构建的 MSNs-CX-5461@PDA-PEG-APt 纳米递送平台，具有高 CX-5461 负载能力、良好稳定性和生物相容性，可通过诱导促死亡自噬治疗癌症，且对主要器官无明显毒性 。

个性化 G4 靶向策略

G4 结构的核酸序列虽然各不相同，但其核心结构和与 G4 配体结合的方式具有相似性，导致大多数 G4 配体对不同 G4 结构的选择性或特异性有限 。目前已发现或修饰了许多能结合和稳定 G4 的配体，但具有个性化 G4 靶向能力的配体仍然稀缺，CX-5461 也不例外 。由于 G4 结构在基因组中广泛分布，其形成可能对疾病相关基因的表达产生不同影响，因此对 CX-5461 进行修饰，使其能够特异性靶向个体 G4，对于肿瘤等疾病的靶向治疗以及减少非选择性诱变至关重要 。当前的双靶向策略是将 G4 配体与核酸序列阅读器结合，同时靶向 G4 结构及其相邻核酸序列。核酸序列阅读器包括肽核酸（PNAs）、锁核酸（LNAs）等 。PNAs 能与天然 DNA 或 RNA 进行互补碱基配对，且对核酸酶降解具有高抗性 。一些研究利用 PNAs 识别 G4 序列形成异源双链或异源四链体，还能特异性诱导某些基因启动子 G4 的形成 。LNA 是一种修饰的反义核酸分子，与 DNA/RNA 配对时可诱导双螺旋结构转变为 A - 型，提高杂交双链核酸的稳定性 。已有研究合成了 G4 配体共轭的寡核苷酸，实现了对单个 G4 DNA 的选择性靶向，且用 LNA 替换部分核苷酸可增强结合亲和力和 G4 稳定性 。虽然目前尚无 CX-5461 与寡核苷酸及其类似物双靶向的报道，但相关研究为其个性化 G4 靶向提供了思路。此外，考虑到基因组中存在大量非规范 G4 结构，设计能靶向 G4 结构中长单链环或发夹环的共轭物，有望提高 CX-5461 的靶向特异性，不过这还需要大量的体内外实验验证。

展望

CX-5461 作为一种获得 FDA “快速通道指定” 的一类抗癌药物，在多种疾病尤其是癌症研究方面已取得了一定进展 。其作用机制从最初发现的抑制 rDNA 转录，逐渐拓展到作为 G4 稳定剂和 TOP 毒化剂，不过其对 TOP 毒化的分子基础等仍有待进一步阐明 。除了已知的作用靶点，还需要探索 CX-5461 的其他潜在靶点，如 i - 基序结构等 。在临床应用方面，虽然初步临床试验结果显示其生物安全性良好，但对于除 BRCA2 突变外的其他 DNA 修复缺陷肿瘤的治疗效果还需进一步研究，同时也需要深入探索其与其他治疗方式的联合疗法 。此外，由于近期有报道称 CX-5461 可能是一种强效诱变剂，开发其靶向药物递送系统和个性化 G4 靶向策略显得尤为重要。未来，随着研究的不断深入，CX-5461 有望在疾病治疗中发挥更大的作用，为更多患者带来希望。