王學(xué)川， 李 霄， 梁承遠(yuǎn)

(1.陜西科技大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院 輕化工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心, 陜西 西安 710021； 2.陜西科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院， 陜西 西安 710021)

0 引言

細(xì)胞之間的通信對(duì)于細(xì)胞的增殖、成熟、分化以及凋亡等生命活動(dòng)至關(guān)重要.JAK-STAT(Janus kinase-signal transducer and activator of transcription)信號(hào)通路是一組普遍存在于脊椎動(dòng)物中的信號(hào)通路，主要由受體、JAK蛋白以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子三部分組成[1].許多重要細(xì)胞因子包括白介素、干擾素、粒細(xì)胞 /巨噬細(xì)胞集落刺激因子、紅細(xì)胞生成素以及促血小板生成素都通過(guò)JAK-STAT信號(hào)通路傳導(dǎo)信號(hào).因此該信號(hào)通路與機(jī)體的血液系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng)息息相關(guān).同時(shí)JAK-STAT信號(hào)通路協(xié)同其他關(guān)鍵信號(hào)通路(磷酸酯肌酶3激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白phosphatidylinositol3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin,PI3K/AKT/ mTOR和 絲裂原活化蛋白激酶/胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶mitogen-activated protein kinase/extracellular regulated protein kinase,MAPK/ERK)共同參與調(diào)節(jié)多項(xiàng)生物活動(dòng).該信號(hào)通路出現(xiàn)紊亂會(huì)引起多種免疫相關(guān)疾病(類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直脊柱炎、紅斑狼瘡和牛皮癬等)或血液相關(guān)疾病(紅細(xì)胞增多癥、血小板增多癥和骨髓纖維化等)的發(fā)生[2,3].因此了解JAK-STAT信號(hào)通路的結(jié)構(gòu)組成、作用原理以及藥物開(kāi)發(fā)有著重要的研究意義.

1 JAK、STAT家族成員

1.1 JAK家族成員

JAK家族成員屬于非受體酪氨酸激酶，分子量從120～140 kDa不等[4],有7個(gè)部分(JH1-JH7)，按照各部分功能差異又分為四個(gè)結(jié)構(gòu)域，依次為激酶結(jié)構(gòu)域、偽激酶結(jié)構(gòu)域、Src同源結(jié)構(gòu)域2(SH2)結(jié)構(gòu)域和FERM結(jié)構(gòu)域,如圖1所示.激酶結(jié)構(gòu)域由JH1區(qū)組成，大約由250個(gè)氨基酸殘基組成，主要負(fù)責(zé)底物的磷酸化[5]；偽激酶結(jié)構(gòu)域由JH2組成，大約包含300個(gè)氨基酸殘基，該結(jié)構(gòu)域和激酶結(jié)構(gòu)域在三維結(jié)構(gòu)上相似[6]，但是該結(jié)構(gòu)域激酶活性喪失，其主要參與調(diào)控JH1的催化活性[7,8]；JH3、JH4結(jié)構(gòu)域和Src同源結(jié)構(gòu)域2具有同源性，因此被稱(chēng)為JAK激酶的SH2結(jié)構(gòu)域；激酶的氨基末端部分被稱(chēng)為FERM結(jié)構(gòu)域，由JH5-JH7區(qū)域組成，大約包含400個(gè)氨基酸殘基，主要與細(xì)胞因子結(jié)合受體的能力相關(guān)[9].

圖1 JAK蛋白結(jié)構(gòu)域圖

JAK激酶家族成員：主要由JAK1、JAK2、JAK3、TYK2 四個(gè)成員組成.JAK家族中，每一個(gè)成員與人類(lèi)健康均息息相關(guān)，靶點(diǎn)抑制特定的JAK成員可用于治療相關(guān)的疾病.對(duì)人的JAK家族蛋白氨基酸序列對(duì)比顯示(如表1所示)：其中JAK1與TYK2、JAK2與JAK3之間同源性較高，選擇性抑制JAK1/TYK2、JAK2/ JAK3比較困難，并且通過(guò)序列對(duì)比發(fā)現(xiàn)，其中激酶結(jié)構(gòu)域的同源性相對(duì)于全長(zhǎng)序列對(duì)比更大，JAK抑制劑作用靶點(diǎn)主要是JAK蛋白的激酶部分，這也是靶點(diǎn)JAK蛋白開(kāi)發(fā)抑制劑最大的問(wèn)題.

表1 JAK家族序列對(duì)比

1.2 STAT家族成員

STAT蛋白質(zhì)家族有七個(gè)成員分別為：STAT1、STAT2、 STAT3、 STAT4、STAT5A、 STAT5B 和 STAT6，大多數(shù)STAT家族成員主要由750～800個(gè)氨基酸組成，然而其中STAT2和STAT6大約由850個(gè)氨基酸組成.STAT蛋白由6個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，分別為：氮端結(jié)構(gòu)域、卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、連接結(jié)構(gòu)域、SH2結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域，如圖2所示.不同結(jié)構(gòu)域的作用各不相同，例如DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)識(shí)別特定的DNA序列并與之結(jié)合；SH2結(jié)構(gòu)域主要負(fù)責(zé)STAT與受體分子的對(duì)接以及STAT二聚體的形成；轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域是保守性最差的結(jié)構(gòu)域，主要負(fù)責(zé)招募DNA轉(zhuǎn)錄相關(guān)的原件[10].STAT家族成員也與眾多疾病相關(guān)，主要是參與細(xì)胞免疫、增殖、凋亡和分化多種生物信號(hào)[11,12].

圖2 STAT蛋白結(jié)構(gòu)域圖

[13,14]

表2 STAT家族序列對(duì)比

2 JAK-STAT信號(hào)通路的原理

2.1 JAK-STAT信號(hào)通路傳遞過(guò)程

許多細(xì)胞因子包括白介素、干擾素、粒細(xì)胞/巨噬細(xì)胞集落刺激因子、紅細(xì)胞生成素以及促血小板生成素等通過(guò)膜受體、JAK蛋白、STAT蛋白最后傳遞到細(xì)胞核使目的基因得到表達(dá)[15].首先，細(xì)胞因子與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合促使受體二聚或多聚化，由于JAK蛋白結(jié)合在受體上，所以受體的二聚或多聚化作用使JAK蛋白彼此靠近并互相活化，JAK蛋白再對(duì)STAT蛋白進(jìn)行磷酸化從而促使STAT二聚體的形成，STAT二聚體進(jìn)入到細(xì)胞核中后可以識(shí)別特定的DNA序列并與之相結(jié)合，最后STAT招募基因轉(zhuǎn)錄相關(guān)的原件調(diào)節(jié)基因的表達(dá)[16](圖3).在此過(guò)程中JAK蛋白可以與其自身組合例如JAK2蛋白，也可以與其它JAK蛋白組合.STAT蛋白根據(jù)信號(hào)的不同也可以形成同源二聚體或異源二聚體[17,18],如圖3所示.

圖3 JAK-STAT信號(hào)通路機(jī)理過(guò)程

細(xì)胞因子通過(guò)JAK-STAT信號(hào)通路傳遞的過(guò)程中，細(xì)胞因子分為Ⅰ類(lèi)型細(xì)胞因子(IFNα/β)和Ⅱ類(lèi)細(xì)胞因子(IFNγ)，其中Ⅰ類(lèi)型細(xì)胞因子主要刺激連接JAK1、TYK2蛋白的受體，Ⅱ類(lèi)型細(xì)胞因子主要是刺激連接JAK1、JAK2蛋白的受體.STAT蛋白隨后連接到磷酸化的受體上也發(fā)生磷酸化作用，STAT連接磷酸化受體時(shí)具有特異性，例如同源二聚物STAT1蛋白通常連接Ⅰ類(lèi)型細(xì)胞因子刺激的信號(hào)通路，異源二聚物(STAT1/STAT2)通常連接Ⅱ類(lèi)型細(xì)胞因子刺激的信號(hào)通路，并且特定的信號(hào)通路靶點(diǎn)不同類(lèi)型的疾病，如圖4所示.

圖4 JAK-STAT信號(hào)通路與相關(guān)疾病作用圖

2.2 JAK-STAT與其他關(guān)鍵信號(hào)通路之間的關(guān)系

JAK-STAT信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)之間的相互作用的主鏈，參與眾多人體生物功能，信號(hào)通路發(fā)揮作用的過(guò)程中，不是單獨(dú)作用的一條信號(hào)通路，與其他信號(hào)通路共同作用，例如JAK-STAT信號(hào)通路與PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路協(xié)同發(fā)揮作用[19].當(dāng)JAK-STAT信號(hào)通路的JAK蛋白被激活，受體上的酪氨酸殘基被磷酸化時(shí)， STAT2蛋白上的SH2結(jié)構(gòu)域與受體上的酪氨酸殘基結(jié)合實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，同樣PI3K蛋白結(jié)構(gòu)也有SH2結(jié)構(gòu)域，因此也能夠結(jié)合到這些磷酸化的受體上發(fā)揮作用，PI3K/AKT/mTOR中的PI3K蛋白與JAK-STAT中的STAT2具有協(xié)同作用，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞之間信號(hào)傳遞[20]；第二個(gè)方面是JAK-STAT信號(hào)也可以與MAPK/ERK信號(hào)通路相互結(jié)合發(fā)揮作用，一個(gè)名為Grb2的蛋白質(zhì)對(duì)于MAPK/ERK信號(hào)通路作用很重要，具有SH2結(jié)構(gòu)域，因此同樣是能夠結(jié)合JAK磷酸化的受體.類(lèi)似于PI3K/AKT/mTOR 信號(hào)通路中的PI3K蛋白，也與JAK-STAT中的STAT2具有協(xié)同作用，能夠共同調(diào)節(jié)細(xì)胞之間信號(hào)傳遞[21]，除此之外，當(dāng)名為MAPK的蛋白被MAPK/ERK信號(hào)通路激活后，可以磷酸化STAT，通過(guò)STAT提高基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)量，從而進(jìn)一步調(diào)節(jié)目的基因的表達(dá)[22].

3 JAK-STAT與疾病的關(guān)系

由于JAK-STAT通路在細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖分化和炎癥發(fā)展等許多基礎(chǔ)生物信號(hào)中起著重要作用，所以該通路中的功能蛋白的失調(diào)可能導(dǎo)致多種疾病，主要包括血液相關(guān)疾病和自身免疫疾病等[23].血液性疾病主要與JAK-STAT信號(hào)通路中JAK2激酶相關(guān)， JAK2參與多種細(xì)胞因子作用信號(hào)通路，和其他激酶家族成員一樣具有偽激酶結(jié)構(gòu)域(JH2)和酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域(JH1)，雖然JH2激酶結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)JH1結(jié)構(gòu)域催化功能的機(jī)理還不能完全被解析，但是研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)JAK2激酶的JH1結(jié)構(gòu)域突變會(huì)導(dǎo)致骨髓增值性腫瘤，因此JAK-STAT信號(hào)通路對(duì)于骨髓細(xì)胞的發(fā)育、增殖和存活，以及免疫反應(yīng)的初始階段有著重要的關(guān)系[24].

JAK家族成員中，靶點(diǎn)JAK1主要與急性淋巴細(xì)胞白血病、急性骨髓性白血病、實(shí)體器官惡性腫瘤這些疾病相關(guān)；靶點(diǎn)JAK2也與真性紅細(xì)胞增多癥、骨髓纖維化、原發(fā)性血小板增多癥、高凝狀態(tài)、與急性和慢性血液惡性腫瘤相關(guān)的體細(xì)胞突變這些疾病相關(guān)；靶點(diǎn)JAK3主要與急性巨幼細(xì)胞白血病、T細(xì)胞白血病和淋巴瘤病相關(guān)，最后靶點(diǎn)TYK2主要與皮膚淋巴增殖性疾病,T細(xì)胞白血病這類(lèi)疾病相關(guān).自身免疫性疾病主要與JAK-STAT信號(hào)通路中STAT蛋白相關(guān)，例如STAT3蛋白的過(guò)度表達(dá)可能導(dǎo)致銀屑病(一種自身免疫性皮膚疾病)[25].JAK-STAT信號(hào)通路作為細(xì)胞內(nèi)一組重要的信號(hào)通路，與常說(shuō)的癌癥疾病也有很大的關(guān)聯(lián).由于JAK-STAT信號(hào)通路參與細(xì)胞分裂基因的轉(zhuǎn)錄，所以信號(hào)過(guò)強(qiáng)是影響癌癥形成的潛在原因，其中根本原因?yàn)镾TAT蛋白被過(guò)度激活時(shí)，特別是大量的STAT3和STAT5激活與更危險(xiǎn)的腫瘤有關(guān).

JAK-STAT信號(hào)通路不僅能夠傳遞細(xì)胞間化學(xué)信號(hào)，還能調(diào)節(jié)遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)治療相關(guān)的疾病.例如乳頭甲狀腺癌的治療，乳頭甲狀腺癌在很早就報(bào)道與微RNA遺傳物質(zhì)(miRNAs)相關(guān). miRNAs是一種具有18～25個(gè)核苷酸的非編碼小RNA，在細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程的調(diào)節(jié)過(guò)程中起多種作用，很多研究者靶點(diǎn) miRNAs的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)來(lái)治療乳頭甲狀腺癌癥疾病[26]； 另外Bi等人研究發(fā)現(xiàn)，MicroRNA-520a-3p該遺傳物質(zhì)通過(guò)JAK-STAT信號(hào)通路抑制甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)的轉(zhuǎn)化、侵襲和遷移也能間接達(dá)到治療乳頭腺癌癥疾病的效果[27].非小細(xì)胞癌癥疾病也與JAK-STAT信號(hào)通路間接相關(guān)，Zhang等人研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)JAK/STAT3信號(hào)通路可增強(qiáng)順鉑對(duì)非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞的抗癌作用，間接達(dá)到治療非小細(xì)胞癌癥的效果[28].

4 基于JAK-STAT信號(hào)通路的藥物靶點(diǎn)

4.1 基于JAK蛋白的靶點(diǎn)藥物

JAK-STAT信號(hào)通路作為一組重要的信號(hào)通路，靶點(diǎn)通路上關(guān)鍵蛋白開(kāi)發(fā)抑制劑是近幾年的研究熱點(diǎn).其中靶點(diǎn)JAK蛋白開(kāi)發(fā)藥物一直在研究，主要用于治療銀屑病、類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、真性紅細(xì)胞增多癥、脫發(fā)、原發(fā)性血小板增多癥、潰瘍性結(jié)腸炎、骨髓化生伴骨髓纖維化和白癜風(fēng)等疾病[29].靶點(diǎn)JAK蛋白開(kāi)發(fā)藥物治療炎癥性疾病數(shù)量最多，并且不同JAK抑制劑用于治療不同相關(guān)疾病(表3).炎癥性疾病是由于破壞組織的抗原物質(zhì)以及一些細(xì)胞因子經(jīng)過(guò)傳遞抗原的細(xì)胞傳遞到自身的輔助T細(xì)胞(Th0)之后,Th0被激活分化出具有特定功能的T細(xì)胞(例如Th1,Th2,Th17)，之后分泌出活化免疫細(xì)胞的細(xì)胞因子，就會(huì)導(dǎo)致炎癥性疾病.

輝瑞公司研發(fā)的Tofacitinib是第一個(gè)進(jìn)入臨床階段用于治療炎癥性疾病的抑制劑分子,該小分子主要靶點(diǎn)JAK1、JAK2和JAK3家族成員，用于治療類(lèi)風(fēng)濕炎癥疾病；Ruxolitinib、Baricitinib是瑞士諾華制藥公司開(kāi)發(fā)的靶點(diǎn)JAK1、JAK2用于治療炎癥性疾病的藥物，與輝瑞公司的抑制劑分子和JAK激酶作用機(jī)理相似，通過(guò)吡咯嘧啶結(jié)合雜環(huán)作為有效的官能團(tuán)與JAK蛋白的活性位點(diǎn)相互作用，從而達(dá)到抑制激酶的效果[30].Decernotinib抑制劑分子是Vertex研究者設(shè)計(jì)合成用于靶點(diǎn)JAK3蛋白的抑制劑，該抑制劑分子是同樣基于吡咯嘧啶結(jié)合雜環(huán)作為關(guān)鍵骨架，進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該抑制劑IC50(50% inhibitory concentration)值在50～170 nM范圍進(jìn)行變化時(shí)，對(duì)于JAK3、JAK1參與的信號(hào)通路均具有抑制性，用于治療類(lèi)風(fēng)濕炎癥疾病[31].Filgotinib抑制劑分子是Galapagos研究者開(kāi)發(fā)的抑制劑，同樣也是用于治療類(lèi)風(fēng)濕炎癥疾病，對(duì)于JAK家族中的JAK1具有高的選擇性，與其他用于治療類(lèi)風(fēng)濕炎癥的JAK抑制性相比，選擇性明顯高的多[32].Galapagos研究者不僅開(kāi)發(fā)出Filgotinib抑制劑分子，還開(kāi)發(fā)出GSK2586184抑制劑分子，該抑制劑分子主要被用于治療系統(tǒng)性紅斑狼瘡和銀屑癬皮膚疾病[33].

Baricitinib是美國(guó)禮來(lái)公司研發(fā)的抑制劑分子，靶點(diǎn)JAK1、JAK2用于治療RA類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎疾病，和Tofacitinib作用機(jī)理類(lèi)似，對(duì)于抗風(fēng)濕藥物難以治療的患者非常有效[34].在糜爛和關(guān)節(jié)間隙狹窄方面疾病治療方面用藥量存在顯著差異，分別是高劑量的每日兩次(4毫克)和低劑量每日兩次(2毫克)[35].Oclacitinib是非常有效的JAK1抑制劑，已經(jīng)被美國(guó)食品藥品管理局批準(zhǔn)用于治療狗過(guò)敏性濕疹，在現(xiàn)有的口服JAK抑制劑中，目前還沒(méi)有用于治療人類(lèi)過(guò)敏性疾病的測(cè)試，Oclacitinib對(duì)犬特應(yīng)性皮炎的療效表明，JAK抑制劑可以破壞驅(qū)動(dòng)過(guò)敏性炎癥的關(guān)鍵信號(hào)通路.該發(fā)現(xiàn)為局限托法替尼治療人類(lèi)特應(yīng)性皮膚病的臨床試驗(yàn)提供了可能[36].Peficitinib 由安斯泰來(lái)公司研發(fā)，處于三期臨床用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的JAK抑制劑，用于治療銀屑病的臨床二期研究目前已經(jīng)完成，是一種新型口服的JAK激酶抑制劑，其抑制JAK1、JAK2、JAK3和TYK2的活性IC50分別為3.9 nM、5.0 nM、0.71 nM和4.8 nM[37].

表3 靶點(diǎn)JAK抑制劑

JAK家族成員氨基酸序列對(duì)比同源性較高，靶點(diǎn)JAK蛋白開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)特異性抑制劑是現(xiàn)存在的關(guān)鍵問(wèn)題.由于抑制劑分子主要與JAK激酶的激酶結(jié)構(gòu)域相互作用，因此針對(duì)JAK家族成員激酶結(jié)構(gòu)域序列的不同設(shè)計(jì)抑制劑分子是解決特異性的關(guān)鍵方法.JAK家族成員之間與疾病之間的關(guān)系也不太相同，抑制不同JAK蛋白可以特異性治療相關(guān)的疾病，例如JAK1對(duì)Ⅰ型和Ⅱ型細(xì)胞因子的信號(hào)傳導(dǎo)至關(guān)重要.在啟動(dòng)對(duì)多種主要細(xì)胞因子受體的反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用.

臨床研究發(fā)現(xiàn)失去JAK1對(duì)于新生小鼠是致命的[38].癌細(xì)胞中JAK1的表達(dá)會(huì)使單個(gè)細(xì)胞收縮，使其逃離腫瘤快速轉(zhuǎn)移到身體的其他部位，從而導(dǎo)致癌癥的擴(kuò)散；JAK2激酶被驗(yàn)證在II型細(xì)胞因子受體的信號(hào)傳遞中發(fā)揮信號(hào)作用，臨床研究發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎在第12天喪失JAK2是致命的[39]，與血液性疾病有著密切關(guān)系，當(dāng)JAK2發(fā)生基因突變可導(dǎo)致白血病和淋巴瘤，其中具體的原因研究者認(rèn)為JAK2基因外顯子12、13、14和15的突變被認(rèn)為是發(fā)展淋巴瘤或白血病的危險(xiǎn)因素[40,41]；JAK3被驗(yàn)證是I型受體信號(hào)傳導(dǎo)所必需的，I型受體作用常見(jiàn)的伽馬C鏈(γc)， 在造血細(xì)胞和上皮細(xì)胞中表達(dá).JAK3基因的突變可能影響人的免疫系統(tǒng)方面的問(wèn)題，JAK3的突變會(huì)導(dǎo)致自身免疫紊亂，其次JAK3最常在T細(xì)胞和自然殺死細(xì)胞(NK細(xì)胞)中表達(dá)，基因突變的患者會(huì)失去T細(xì)胞、B細(xì)胞以及NK細(xì)胞，以至于患者會(huì)更容易發(fā)生皮膚感染疾病[42,43]，并且JAK3也在腸上皮細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，臨床研究發(fā)現(xiàn)敲除 JAK3基因?qū)е鲁Ｈ旧w嚴(yán)重的聯(lián)合免疫缺陷疾病(SCID)[44]，相反過(guò)度激活JAK3的突變會(huì)導(dǎo)致白血病的發(fā)生[45].除了在T細(xì)胞和NK細(xì)胞中發(fā)揮作用外，JAK3還被發(fā)現(xiàn)在人中性粒細(xì)胞中介導(dǎo)IL-8刺激信號(hào)，IL-8用于誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞趨化，而JAK3激酶失活會(huì)嚴(yán)重抑制IL-8信號(hào)的趨化[46]；TYK2激酶是JAK家族成員中第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的家族成員，參與IFN-α、 IL-6、 IL-10和IL-12細(xì)胞因子發(fā)揮信號(hào)作用.在正常生理?xiàng)l件下，免疫細(xì)胞一般受多種細(xì)胞因子的作用調(diào)控，不同細(xì)胞因子信號(hào)通路之間的交叉共同參與JAK-STAT通路的調(diào)控，因此JAK-STAT信號(hào)通路調(diào)節(jié)與免疫相關(guān)疾病有很大關(guān)系[47,48].JAK蛋白作為人體中重要的一種蛋白，靶點(diǎn)JAK蛋白設(shè)計(jì)的小分子抑制劑有許多， 然而大多數(shù)由于口服生物利用率低、選擇性差等缺點(diǎn)都處于臨床的不同研究階段，獲得監(jiān)管部門(mén)批準(zhǔn)的上市JAK抑制劑起今為止僅有兩個(gè),分別是用于治療血液疾的Ruxolitinib和類(lèi)風(fēng)性關(guān)節(jié)炎疾病的Tofacitinib.Ruxolitinib是第一個(gè)批準(zhǔn)上市用于治療骨髓纖維化的藥物.Tofacitinib是輝瑞公司研發(fā)的一種新型口服JAK抑制劑，用于治療類(lèi)風(fēng)濕炎癥疾病，以細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路為靶點(diǎn)，作用于細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)的核心部分[49].綜上所述，靶點(diǎn)JAK蛋白抑制劑的開(kāi)發(fā)已成為治療相關(guān)疾病的熱點(diǎn).

4.2 基于STAT蛋白潛在靶點(diǎn)

基于JAK-STAT信號(hào)通路開(kāi)發(fā)的藥物大多數(shù)是靶點(diǎn)JAK蛋白， STAT蛋白也與眾多疾病相關(guān).STAT蛋白和JAK蛋白相比，激酶活性口袋部分沒(méi)有小分子藥物作用的靶點(diǎn)，所以可以從阻止STAT蛋白形成二聚物的新角度進(jìn)行藥物開(kāi)發(fā).

STAT1被多種配體因子激活，如α干擾素、γ干擾素、表皮生長(zhǎng)因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子或IL-6，同時(shí)STAT1在許多導(dǎo)致細(xì)胞存活或病原體反應(yīng)的基因表達(dá)中起關(guān)鍵作用[50]; STAT2在干擾素作用下，結(jié)合STAT1蛋白形成異源二聚物，結(jié)合p48形成復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核結(jié)合DNA發(fā)揮相應(yīng)的作用[51]；STAT3作為STAT蛋白家族成員的一名參與多種基因在細(xì)胞刺激反應(yīng)中表達(dá)，在細(xì)胞生長(zhǎng)和凋亡等許多過(guò)程起著關(guān)鍵作用；STAT3對(duì)輔助性T細(xì)胞17(TH17)的分化至關(guān)重要，而TH17細(xì)胞與多種自身免疫性疾病有關(guān).在病毒感染期間，T細(xì)胞中缺乏STAT3時(shí)，T濾泡輔助細(xì)胞的能力有損傷，不能維持基于抗體的免疫[52].臨床數(shù)據(jù)報(bào)道，STAT3基因功能突變可導(dǎo)致多器官早發(fā)性自身免疫性疾病，如甲狀腺疾病、糖尿病、腸道炎癥和低血計(jì)數(shù)[53]，STAT3還可以通過(guò)其他途徑促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，其次也有報(bào)道STAT3的抑癌作用，STAT3在癌細(xì)胞中的活性增加，導(dǎo)致控制炎癥基因表達(dá)的蛋白復(fù)合物功能發(fā)生改變，導(dǎo)致分泌體和細(xì)胞表型、腫瘤活性和轉(zhuǎn)移能力發(fā)生變化[54]；STAT4參與多種自身免疫性和癌癥疾病的研究，在結(jié)腸炎潰瘍性血腦屏障和銀屑病患者的皮膚T細(xì)胞中，STAT4明顯升高[55]；STAT5蛋白分為STAT5A和STAT5B,STAT5異?；钚员蛔C明與多種人類(lèi)癌癥密切相關(guān)，抑制這種異?；钚猿蔀樗幬锘瘜W(xué)研究的一個(gè)活躍領(lǐng)域[56]，抑制STAT5治療疾病通常有2種方式，一種是利用小分子抑制STAT5活性，阻止STAT5與DNA的結(jié)合，達(dá)到治療疾病的效果；第二種是通過(guò)阻止STAT5的二聚化達(dá)到治療疾病的效果[57].STAT6蛋白通過(guò)小鼠敲除實(shí)驗(yàn)表明，該基因在輔助T細(xì)胞2(Th2)分化、細(xì)胞表面標(biāo)記物表達(dá)和免疫球蛋白類(lèi)轉(zhuǎn)換中發(fā)揮作用[58].

綜上所述，STAT蛋白與人類(lèi)疾病也息息相關(guān)，找出STAT的活性靶點(diǎn)或抑制STAT磷酸二聚化對(duì)于治療相關(guān)疾病有重要意義.

5 JAK-STAT藥物開(kāi)發(fā)展望

JAK-STAT信號(hào)通路作為人體細(xì)胞中重要的一組信號(hào)通路，對(duì)于細(xì)胞因子、免疫的調(diào)節(jié)都有著密切的關(guān)系.信號(hào)通路上JAK激酶家族成員、STAT家族成員之間特異性磷酸化與不同種類(lèi)的疾病息息相關(guān)，將細(xì)胞外的不同的化學(xué)信號(hào)通過(guò)信號(hào)通路迅速傳遞到細(xì)胞核促使目的基因的表達(dá)，其中靶點(diǎn)信號(hào)通路上JAK蛋白設(shè)計(jì)的抑制劑分子也已經(jīng)有進(jìn)入臨床階段，因?yàn)榕cJAK-STAT信號(hào)通路相關(guān)的疾病的種類(lèi)還有很多，并且還有眾多已經(jīng)在研究階段的JAK抑制劑與JAK激酶蛋白之間的相互作用還沒(méi)有被完全解析，所以我們深入了解JAK-STAT信號(hào)通路結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理以及靶點(diǎn)JAK蛋白設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的小分子抑制劑，對(duì)于有關(guān)疾病治療有很大的幫助.另外一些自身免疫性疾病、血液性相關(guān)疾病的治療現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)也是靶點(diǎn)JAK-STAT信號(hào)通路中特定的激酶蛋白.該綜述就是主要從JAK-STAT信號(hào)通路的結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理以及與相關(guān)疾病之間的關(guān)系這幾個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)述，對(duì)于進(jìn)一步了解信號(hào)通路以及相關(guān)惡性腫瘤的治療有重要的作用.