推荐一篇发表在Nat. Chem. Biol.上的文章，题目为“Pharmacodynamics of Akt drugs revealed by a kinase-modulated bioluminescent indicator”，通讯作者是斯坦福大学的Michael Z. Lin老师和复旦大学的苏一驰老师，前者的方向主要为光生物学，后者的方向主要有核酸化学、蛋白质工程和合成生物学。

衡量药物的药效动力学性质在药物研发中至关重要，但是目前的相关测定手段都费时费力。为了解决这一问题，作者团队以靶向Akt的药物为例，设计了一套由激酶调控的生物荧光体系(KiMBI)用以快捷读出药物的药效动力学特性。

Akt是丝氨酸和苏氨酸的激酶，其表达的异常上调常见于乳腺癌和前列腺癌等癌症疾病中，因此是一个药物治疗靶点。作者希望设计一个被Akt特异识别的底物，在没有磷酸化情况下有荧光，被Akt磷酸化后发生构象改变导致荧光信号消失。因此，荧光信号的强弱与Akt的相对含量和活性呈反比。他们将这一体系命名为Akt bKiMBI。在随后的结构优化中，作者得到了信号更强的Akt KiMBI。

随后，作者将Akt KiMBI用于两款已知Akt抑制剂ipatasertib和M2698在细胞内的药效动力学测定当中。研究发现，随着药物作用的时间增长，荧光信号的强度也随之增强，验证了Akt KiMBI在细胞模型上的有效性。

接下来作者希望可以验证Akt KiMBI体系指示的药效动力学与当前被FDA认定的药效动力学实验具有一致结论，他们以FDA批准的唯一一款Akt抑制剂药物capivasertib为研究对象。他们选择以往capivasertib在药效动力学评价中使用的细胞系BT474小鼠肿瘤细胞，构建了表达Akt KiMBI和表达突变体KiMBImut两种细胞，并分别进行capivasertib处理。结果显示KiMBI细胞对药物有明显剂量依赖效应，而KiMBImut对剂量变化反应不明显。KiMBI细胞的药物处理时间越长荧光信号越强，当药物被洗走后荧光信号下降，而KiMBImut全程变化不明显。他们在活体小鼠上的生物荧光成像实验也呈现出类似结果。这些结果均与先前的药效评价实验结果一致。

因为Akt抑制剂的穿越血脑屏障的能力对治疗脑瘤十分关键，因此探究Akt抑制剂在脑部的药效动力学非常重要。作者利用Akt KiMBI体系对capivasertib和ipatasertib两款药物在小鼠脑部的药效动力学进行分析。表达KiMBI的小鼠在给药ipatasertib后荧光信号弱，在8h后荧光信号逐渐增强至顶峰，在24h后荧光信号又回归基线。KiMBImut小鼠组全程变化不明显。而当小鼠给药capivasertib时，并没有表现出脑部荧光信号的明显变化。这说明ipatasertib可能比capivasertib拥有更广的治疗范围，对神经类疾病可能有疗效。

此外，作者认为KiMBI既可以是一种评价手段，也可以用于探索新的治疗药物。在先前研究的基础上，作者对ipatasertib结构做了一些改造，得到ML-B01和ML-B02两种新化合物，并通过同样方法测定了其在小鼠脑部的药效动力学。结论说明两种新结构都有一定的治疗前景。

​

团队希望可以进一步探究Akt抑制剂的药效动力学和药代动力学的关系，他们使用使用液相色谱-质谱（LC-MS）测量了ipatasertib，ML-B01和ML-B02在小鼠体内的血浆浓度半衰期。结果显示所有三种药物的药效动力学反应持续时间显著超过其药代动力学特征。可能的原因包括药物在肿瘤细胞内的滞留、由于肿瘤血管异常化导致的药物外排延迟，或抑制蛋白质合成导致HER2、PI3K、Akt等通路激活因子的长期降低。这些结果强调了仅通过药代动力学测量无法预测药物活性的持续时间，并突显了直接药效学测量的重要性。

最后，作者利用KiMBI方法测定了一种Akt PROTAC，并发现其有较长的药效动力学半衰期。团队认为这说明这款PROTAC类药物也许可以减少给药次数，提高治疗效率。

总而言之，团队通过开发了一种依赖生物荧光信号的Akt抑制剂药效动力学特性指示体系，为评价和探索新的Akt抑制剂提供了手段，也为开发其他类似体系做出了贡献。

本文作者：ZYH

责任编辑：WYQ

DOI：10.1038/s41589-025-01846-y

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-01846-y