SHP2靶点简介：由PTPN11编码的含有Src同源性2的蛋白酪氨酸磷酸酶2(SHP2)是一种去磷酸化酶，属于蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)家族。SHP2全长由两个SH2结构域（N-SH2和C-SH2）、一个保守的PTP结构域和一个灵活的C末端尾组成，具有59个氨基酸，分子量为68kDa。作为包括Ras-Raf-MEK-ERK、JAK-STAT、PIK-AKT-mTOR和PD-1/PD-L1通路在内的多种信号通路的汇聚节点，SHP2可以增强或拮抗与经典细胞存活相关的和具有底物特异性的免疫调节途径。SHP2的失调与异常的细胞增殖、分化、粘附迁移和凋亡有关，使得SHP2成为癌症治疗的有希望的治疗靶点。SHP2在不同疾病中的双重作用使靶向SHP2的药物开发较为复杂。在生理条件下，SHP2在闭合和开放构象之间的动态转变受到精确调控。PTPN11的致病性突变可导致SHP2的结构重组，导致对其结合伙伴的亲和力改变和磷酸酶活性改变。SHP2高度保守的催化去磷酸化和特异性分子开关变构调控机制为开发靶向SHP2的候选药物提供了机会。鉴于SHP2的致癌作用，已开发出正构和变构抑制剂以及基于蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC)的SHP2降解剂。已经确定了几个可成药的口袋，包括PTP活性位点、多域界面处的变构结合口袋和PTP域内的神秘变构位点。靶向PTP活性位点的正构抑制剂可以直接抑制SHP2的脱磷活性。变构位点抑制剂通过调节多域界面来锁定SHP2的自抑制构象。迄今为止，八种SHP2变构抑制剂已进入临床试验阶段。此外，一些PROTAC降解剂通过直接降解SHP2对适应性抗性癌症也有一定的效果。作为一种肿瘤抑制因子，SHP2激活剂为SHP2下调疾病的治疗提供了希望。此外，靶向SHP2与其结合伙伴之间的蛋白质-蛋白质相互作用也已被证明是治疗SHP2相关疾病的有前景的策略。有证据表明，可以将SHP2抑制剂和靶向SHP2相关上游或下游效应器的治疗剂结合起来，以克服癌症的适应性抗性。图1.针对SHP2进行癌症治疗的策略以及各自的部分代表性化合物针对SHP2的癌症治疗策略—SHP2抑制剂SHP2中的几个可成药口袋包括：(1)保守的PTP活性位点，(2)C-SH2/PTP结构域界面处的“隧道”变构位点1，()N-的“锁存”变构位点2SH2/PTP域接口，距离隧道约20，(4)N-SH2/PTP域接口处的“凹槽”变构站点，位于隧道站点的另一侧，以及(5)PTP结构域中的神秘变构位点。根据抑制机制，SHP2抑制剂分为两种类型：正构抑制剂和变构抑制剂。正构抑制剂可以直接抑制去磷酸化活性，而变构抑制剂通过稳定SHP2的自抑制构象达到抑制作用。迄今为止，包括JAB-、JAB-12、TNO、RMC-、BBP-98、ERAS-、RLY-和SH在内的八种变构SHP2抑制剂已进入癌症治疗的临床试验阶段。图2.SHP2的结构和临床候选药物的可成药口袋
2.1.1正构抑制剂
SHP2催化核心的溶剂化和正电性质有利于抑制剂与负电性亲水酸基团的高亲和力。正构抑制剂的亲水酸基团指向催化口袋并与磷酸酪氨酸底物竞争以阻断SHP2的磷酸酶活性。正构抑制剂通过直接与P环中的活性位点Cys形成氢键或与PTP结构域中的其他辅助环间接相互作用来干扰Cys对磷酸酪氨酸底物的亲核攻击，从而发挥抑制作用。迄今为止，已经报道了几种PTP抑制剂，但这些抑制剂存在一些主要缺陷，包括效力低、细胞渗透性差和PAINS样亚结构（如酚基、不饱和羰基、二酮、腙、芳基醚等）。固有的负电特性、可能的脱靶效应和不利的PK曲线阻碍了PTP抑制剂的临床开发。图.报告的具有代表性的正构SHP2抑制剂(A)合成SHP抑制剂(B)天然SHP2抑制剂2.1.2变构抑制剂为了克服磷酸酶结构域保守层次中固有的选择性和生物利用度问题，目前已经开发了变构SHP2抑制剂。变构SHP2抑制剂，例如靶向SHP2WT的SHP、SHP89、SHP94、TNO和BBP-98靶向SHP2E76A的化合物2和靶向SHP2FS的化合物位于C-SH2/PTP的“隧道”变构位点1域接口。SHP及其衍生物（SHP和SHP）位于N-SH2/PTP结构域界面的“闩锁”变构位点2。结构分析表明，这些变构抑制剂作为“分子胶”将SHP2锁定在催化失活的自抑制构象中。然而，尚未确定针对“凹槽”变构位点的抑制剂。此外，SHP2的PTP催化结构域还包含一个由非保守半胱氨酸残基(Cys)构成的可靶向隐蔽变构位点，该位点远离保守的活性位点。化合物FlAsH和4是针对这个隐秘变构位点的SHP2抑制剂。以变构方式靶向SHP2的PTP可能代表了一种有吸引力的策略来克服正构抑制剂的缺点。然而，鉴于化合物FlAsH和4固有的非特异性和可能的脱靶效应，开发针对这个神秘变构位点的更有效和特异性的抑制剂可能代表了一条新途径。图4.SHP2的可药物变构袋和相应的变构抑制剂针对SHP2的癌症治疗策略—SHP2活化剂SHP2的失活也有助于各种疾病的发展，例如肝细胞癌和糖尿病，激活SHP2也可能是治疗SHP2失活的疾病的有希望的策略。针对SHP2的经典磷酸酶依赖性或非依赖性功能为SHP2激活剂的开发提供了方向。按绑定属性分类，SHP2激活剂分为直接激活剂和间接激活剂。SHP2激活剂可以直接或间接激动组成型和诱导型SHP2介导的信号通路。然而，鉴于可能的副作用，激活SHP2可能具有潜在的治疗风险，比如致癌。SHP2的过度激活可能会增加由失调的SHP2相关信号通路（如Ras-Raf-MEK-ERK、JAK-STAT、PIK-AKT-mTOR和PD-1/PD-L1）引发的血液系统恶性肿瘤或发育障碍的风险。因此，SHP2的激活状态应该被精确调节，因为它是把双刃剑。图5.SHP2激活剂(A)直接激活剂(B)间接激活剂
2.2.1直接活化剂
SHP2直接激活剂，例如香叶基柚皮素、plasiatine、洛伐他汀和齐墩果酸，可以调节SHP2介导的信号通路。Geranylnaringenin（也称为CG）是一种从Artocarpusaltilis中提取的天然产物，通过与SHP2的直接相互作用介导促进SHP2的磷酸化。因此，香叶基柚皮素通过激活SHP2从而抑制DU细胞中STAT的组成型和诱导型的激活。Geranylnaringenin也被鉴定为一种新型的STAT通路抑制剂。从车前草种子中分离得到的Plasiatine通过与SHP2的催化裂隙结合，增强了SHP2的磷酸酶活性(EC50=0.97μM)。进一步的研究表明，plasiatine通过SHP2介导的细胞外信号调节激酶(ERK)的磷酸化激活促进肝细胞HepG2的迁移。此外，SHP2还显示出对癌症以外疾病的治疗前景。洛伐他汀是一种治疗高脂血症的药物，最近被确定为SHP2激活剂(Kd=6μM)。通过触发SHP2/Parkin介导的线粒体自噬，洛伐他汀减轻1-甲基-4-苯基-1,2,,6-四氢吡啶(MPTP)诱导的帕金森病(PD)小鼠模型(MPTP-PD)小鼠，暗示其对PD的治疗潜力。齐墩果酸是一种从中草药中分离出来的五环三萜，可以恢复正常的SHP2催化活性，已显示出预防和治疗糖尿病的前景。
2.2.2间接激活剂
间接SHP2激活剂包括镰刀菌甙和trichomideA，间接激活剂可以通过与SHP2的间接相互作用增强SHP2的活性。Fusaruside是一种从可变栎内生真菌中分离出来的脑苷脂化合物，可激活SHP2的磷酸酶非依赖性活性，导致STAT1在细胞质中的选择性隔离，以防止STAT1募集磷酸化，抑制STAT1信号，使得Th1型肠道炎症得以改善。TrichomideA是一种天然环缩肽，也被鉴定为SHP2激活剂。通过在不直接接触的情况下启动SHP2的酪氨酸磷酸化，trichomideA在ConA激活的T细胞中显示出对活化的T淋巴细胞介导的免疫反应的免疫抑制活性，这表明trichomideA可能具有治疗免疫相关皮肤病的潜力。针对SHP2的癌症治疗策略—PROTAC降解剂PROTAC降解剂将E连接酶募集到特定的致病蛋白中，使得带有泛素标记的蛋白质可以被蛋白酶体降解。王少萌课题组开发了第一个SHP2PROTAC降解剂，为治疗SHP2相关癌症，特别是那些携带KRAS突变的癌症提供了有效的策略。结构分析表明，SHP的类似物5的酰基暴露于溶剂区域，表明该位点可用于设计SHP2降解剂。通过将化合物5(SHP2WTIC50=98.7nM)束缚在VHL-1配体上，王少萌团队设计了一系列新型SHP2降解剂，其中SHP2-D26对SHP2具有出色的降解效果，在急性髓性白血病(AML)MV4;11和食道癌KYSE细胞中（图6一种）的DC50值分别为2.6和6.0nM。SHP2-D26在各种癌细胞中将SHP2的表达水平降低了95%以上。SHP2-D26在KYSE和MV4;11癌细胞系中抑制ERK磷酸化和细胞生长的效力比SHP强0倍以上。此外，通过将沙利度胺与SHP和TNO连接，设计的另外两种有效的SHP2降解剂SP4(SHP2WTIC50=nM)和ZB-S-29(SHP2WTDC50=6.0nMinMV4;11cells)（图6B）。其中，SP4显著抑制HeLa细胞的生长（比SHP强倍）并诱导SHP2降解和细胞凋亡。最近，R1-5C(SHP2FSIC50=22.5nM)是通过使用PEG接头将RMC-与泊马度胺偶联而设计的PROTAC分子。R1-5C通过诱导SHP2降解抑制MAPK信号传导并抑制白血病细胞系的细胞生长，为治疗ERK依赖性癌症提供了一种替代策略。图6.报告的SHP2降解剂(A)第一个基于SHP2抑制剂5和VHL-1配体设计的SHP2降解剂SHP2-D26(B)SP4、ZB-S-29和R1-5C的化学结构针对SHP2与结合伙伴的蛋白质-蛋白质相互作用的抑制剂针对SHP2与其结合伙伴之间的蛋白质-蛋白质相互作用界面也已成为癌症治疗的潜在策略。N端的两个SH2结构域在定义SHP2相关信号通路中募集的支架蛋白方面发挥不同的功能。有证据表明，靶向SHP2的SH2结构域的抗体和抑制剂（例如肽和合成化合物）破坏了与衔接蛋白间的相互作用，然后抑制了SHP2介导的信号通路。靶向SHP2的N-SH2结构域的单体破坏了其与Grb2相关结合剂2(GAB2)的结合，同时消除了ERK磷酸化。最近，一种基于高亲和力肽的抑制剂CF-P9W5(Kd=.nM)被设计用于靶向SHP2的N-SH2。CF-P9W5对致病变异的亲和力比野生型SHP2高2-20倍，并挽救了由致病突变引起的死亡率和发育缺陷，为治疗SHP2突变相关疾病提供了另一种方法。作为程序性死亡1(PD-1)的下游信号，SHP2通过削弱PD-1的免疫抑制作用在PD-1/PD-L1通路中发挥关键作用。亚甲蓝(MB)是一种FDA批准的用于治疗高铁血红蛋白血症的药物，它解释了SHP2的N-SH2与PD-1之间的相互作用，从而有效抑制PD-1信号轴（图7）。图7.针对SHP2与其结合伙伴的蛋白质-蛋白质相互作用的抗体和抑制剂。绿色卡通：SHP2N-SH2结构域；黄色卡通：PD-1ITSM肽；白色卡通：GAB2肽联合疗法SHP2或SHP2相关通路中其他成员的致癌突变体可能会降低SHP2抑制剂的治疗效果。适应性抗性对治疗SHP2相关疾病的药物开发提出了挑战。联合治疗为克服耐药性提供了一种有前景的策略。根据SHP2的潜在机制，联合治疗可分为途径依赖性和靶点依赖性联合治疗（图8）。在这里，我们总结了这些策略以突出针对SHP2相关疾病的治疗潜力。图8.(A)通路依赖性和(B)靶点依赖性联合治疗
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