论文标题：DDO1002, an NRF2–KEAP1 inhibitor, improves hematopoietic stem cell aging and stress response

期刊：Life Medicine

作者：Yuwen Li, Aiwei Wu, Xinrong Jin, Haiping Shen, Chenyan Zhao, Xiao Yi, Hui Nie, Mingwei Wang, Shouchun Yin, Hongna Zuo, Zhenyu Ju, Zhenyu Jiang, Hu Wang

发表时间：15 Dec 2024

DOI： 10.1093/lifemedi/lnae043

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如何有效减少氧化应激缓解造血干细胞衰老是衰老研究领域的重要科学问题之一。伴随着年龄的增长，活性氧（Reactive oxygen species， ROS）在细胞内发生累积导致氧化应激产生、蛋白质和脂质过氧化、DNA损伤加剧、造血干细胞（HSCs）的功能降低，引起造血干细胞衰老。这些效应提示了氧化应激在造血系统年龄相关疾病中的关键作用，成为潜在治疗靶点。而如何通过调控细胞内的ROS水平以及氧化应激，进而调控造血干细胞衰老和造血功能障碍将成为有待解决的问题。

NRF2-ARE通路的激活能够有效提高细胞内的抗氧化水平，减少氧化应激。NRF2由605个氨基酸组成，包含7个高度保守的区域neh1–neh7，每个区域在控制不同的转录活性。其中Neh2结构域能够和与KEAP1蛋白的Kelch结构域特异性相互作用，介导NRF2的泛素化和降解。NRF2能够通过调节超过250多个基因的表达来调节氧化应激，其下游靶基因启动子区的抗氧化反应元件（ARE）受NRF2调控。NRF2与sMaf蛋白结合形成异二聚体，识别并结合ARE序列，从而激活下游基因表达，特别是各种抗氧化蛋白、代谢相关酶和炎症因子的表达。NRF2介导的抗氧化反应失调则会导致早衰。因此，开发和设计靶向NRF2-KEAP1相互作用的药物具有有效治疗年龄相关疾病的潜力。

2024年12月，杭州师范大学汪虎课题组与中国药科大学姜正羽课题组合作在Life Medicine杂志在线发表了题为DDO1002, an NRF2–KEAP1 inhibitor, improves haematopoietic stem cell aging and stress response的研究论文，揭示了一种新型有效的NRF2–KEAP1通路抑制剂DDO1002，可以阻断NRF2的降解，上调NRF2蛋白水平，降低ROS产生，激活抗氧化相关通路，从而能够改善造血干细胞衰老以及辐照诱导的造血功能障碍。

研究人员设计了一种NRF2–KEAP1通路的抑制剂DDO1002，将DDO1002对间充质干细胞（MSCs）进行处理后，发现其能够上调衰老的MSCs中NRF2表达，降低细胞内ROS水平，并且激活ARE通路。此外。对衰老的hMSCs的细胞衰老标志物包括p21、p16、β-半乳糖苷酶进行检测后发现DDO1002处理后细胞衰老标志物表达减少。并通过RNA-seq分析进一步评估DDO1002对于细胞衰老的影响。

造血系统对全身辐照（TBI）比较敏感，TBI可以引起造血系统损伤和衰老细胞的积累。研究人员利用了辐照诱导损伤的小鼠模型，在对小鼠进行全身辐照（TBI）后注射DDO1002，发现DDO1002处理后小鼠外周血中B细胞的比例显著增加，DDO1002处理后造血干细胞和淋系偏倚的祖细胞数量显著增加。同时，研究人员也利用了衰老小鼠模型，发现DDO1002处理后能够改善老年小鼠的髓外脾脏造血，提高造血干细胞的功能。竞争性移植实验进一步确认DDO1002对老年小鼠HSCs自我更新能力的影响，发现DDO1002能够提高衰老小鼠HSCs的造血重建潜能。

为了进一步探究其潜在机制，研究人员对注射药物的老年小鼠以及对照的混合骨髓细胞进行了单细胞测序分析。结果揭示了DDO1002处理可减弱衰老HSC细胞内炎症信号通路和ROS通路，表明其具有恢复HSCs活力的潜力。研究人员进一步分析了免疫细胞和HSC之间的相互作用基因对，发现HSCs和单核/巨噬细胞之间丢失了一些涉及TNF或其受体的相互作用，这再次表明药物处理后TNF信号通路活性降低以及免疫微环境改善。

总的来说，DDO1002有效地激活了NRF2–ARE通路，延缓细胞衰老，并且能够有效减轻辐照诱导小鼠的造血损伤，增强老年小鼠造血干细胞的功能。因此，这一NRF2–KEAP1 PPI抑制剂在治疗辐照损伤或者衰老引起的造血功能障碍方面具有一定的治疗潜力。

汪虎教授和姜正羽研究员为本文的共同通讯作者，杭州师范大学衰老研究所副研究员李玉文和吴爱伟为本文的共同第一作者。该研究得到了国家重点研发项目和国家自然科学基金等经费支持。

英文全文链接：

https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnae043

引用本文：

Yuwen Li, Aiwei Wu, Xinrong Jin, Haiping Shen, Chenyan Zhao, Xiao Yi, Hui Nie, Mingwei Wang, Shouchun Yin, Hongna Zuo, Zhenyu Ju, Zhenyu Jiang, Hu Wang, DDO1002, an NRF2–KEAP1 inhibitor, improves hematopoietic stem cell aging and stress response, Life Medicine, Volume 3, Issue 6, December 2024, lnae043, https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnae043

作者简介

汪虎

杭州师范大学

汪虎，杭州师范大学衰老研究所教授，博士生导师; 传染病诊治全国重点实验室研究员; 暨南大学衰老与再生医学研究院兼任研究员。国自然优青项目获得者（老年医学方向）; 广东省杰青项目获得者; 浙江省万人计划入选者。研究工作聚焦于干细胞衰老的基础及应用研究。主持国自然基金委器官衰老重大研究计划培育项目和集成项目子课题等; 科技部重点研发计划项目课题2项。代表性工作发表于Cell Stem Cell ,Nature Communications、Cell Research等杂志。

姜正羽

中国药科大学

姜正羽，中国药科大学药学院药物化学系教授。入选教育部青年长江学者、江苏省杰出青年基金、中国科协青年人才托举工程；获得中国药学会-施维雅青年药物化学奖，担任JMC、药学学报等期刊青年编委。以第一作者/通讯作者在JACS, Science Adv, Cell Chem biol, APSB, JMC等期刊发表论文五十余篇，授权国际国内发明专利30余项，三项新药成果完成转化，一个化学1类新药进入临床研究。

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