英文原题：Design and Optimization of Lysosome-Targeted β-Galactoside Senolytic Prodrugs: Harnessing the Aromatic Ring of Self-Immolative Linkers

通讯作者：傅俊杰、尹健（江南大学）

作者：Jie Liu, Xiaoke Liu, Haitian Fu, Chunjing Yu, Jing Hu, Junjie Fu*, Jian Yin*

衰老细胞通过分泌促炎因子加剧组织损伤，并凭借抗凋亡机制逃避清除，在肺、肝等器官中不断积累，与多种慢性疾病密切相关。衰老细胞清除药物（senolytics）通过诱导衰老细胞凋亡来延缓衰老相关病变，是近年来备受关注的治疗策略。其中，基于衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）激活的β-半乳糖苷前药因其对衰老细胞的选择性响应而成为热点（图1A）。鉴于SA-β-gal主要定位于溶酶体，且衰老细胞的溶酶体数量和体积显著增加，将溶酶体靶向基团引入前药有望进一步提高前药的衰老细胞选择性。

近日，江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室尹健教授团队在Journal of Medicinal Chemistry上发表研究论文，提出了一种在前药自消除连接臂（SIL）芳环上直接引入溶酶体靶向基团的新策略，设计并优化了一系列吉西他滨（Gem）β-半乳糖苷前药。与此前在SIL的α-碳上通过点击化学引入靶向基团的策略不同，团队利用温和高效的Mannich反应，将吗啉、二乙氨基等溶酶体靶向基团安装在SIL芳环的3位、5位。这一设计避免了手性中心的生成，同时含氮基团的给电子效应可加速SA-β-gal触发的1,6-消除过程，促进药物释放（图1B）。

图1 （A）已报道的半乳糖苷类衰老细胞清除前药。（B）本研究设计的在SIL苯环上引入溶酶体靶向基团的半乳糖苷衰老细胞清除前药

该团队首先通过荧光探针Gal-Mor-DDAO验证了该策略的可行性：靶向基团的引入显著增强了探针在衰老细胞溶酶体中的富集和荧光释放。随后，该团队合成了含有不同类型和数量溶酶体靶向基团的Gem前药，并在A549、MDA-MB-231和Beas-2B三种细胞系、两种衰老诱导模型中开展了系统的构效关系研究。结果表明，含有两个吗啉（Mor）基团的Gal-dMor-Gem表现最为突出，其衰老细胞选择性指数在六种衰老细胞模型中达到16.1–56.7，比不含靶向基团的对照化合物SSK1提高了2.8–3.7倍（图2A）。HPLC释放实验和分子对接表明，双吗啉基团并未影响前药与β-gal的结合，但显著加速了1,6-消除速率，使Gem释放更快更充分。在共培养模型中，Gal-dMor-Gem对衰老细胞的凋亡选择性指数也始终优于SSK1。

图2 （A）本研究筛选得到的半乳糖苷前药Gal-dMor-Gem对衰老细胞的选择性指数最高达56.7。（B）Gal-dMor-Gem及其代谢产物选择性积聚于衰老小鼠体内

药代动力学研究显示，Gal-dMor-Gem在小鼠体内吸收较快（T_max =  3.47 h），半衰期约8.5 h。体内分布实验进一步揭示，在Dox诱导的衰老小鼠中，Gal-dMor-Gem、其脱乙酰中间体和最终释放的Gem在肺、肝、心、肾中的浓度均显著高于健康小鼠（图2B），证明该前药能够优先在SA-β-gal活性升高的衰老组织中蓄积和激活，从而降低对正常组织的脱靶毒性。

在衰老小鼠的治疗实验中，以0.5 mg/kg剂量给药时，Gal-dMor-Gem在恢复体重、改善肝肾功能指标以及降低多个器官中SA-β-gal、IL-6和lamin B1异常方面均优于同剂量的SSK1。当剂量提高至1.0 mg/kg时，大多数衰老相关指标恢复至接近健康小鼠水平（图3）。

图3 Gal-dMor-Gem治疗有效逆转小鼠的衰老相关表型（以肝组织为例）

小结

该工作发展了一种在前药SIL芳环上灵活安装靶向基团的通用策略，不仅适用于溶酶体靶向，还可拓展至其他靶向基团的引入，为SA-β-gal响应型前药和诊疗一体化探针的开发提供了新的分子设计平台。

江南大学生物工程学院博士研究生刘杰为论文第一作者，江南大学生物工程学院傅俊杰副教授和尹健教授为论文共同通讯作者。研究得到了国家重点研发计划（2024YFA0918302, 2023YFC2308004）和国家自然科学基金（22577041, 22177041, 22478153）等的资助。