睿智医药推出高效PDEs抑制剂评估方案，加速药物研发进程
磷酸二酯酶（Phosphodiesterases, PDEs）作为体内第二信使的“清道夫”，通过催化3’-磷酸键的水解，精密调控细胞内3’,5’-环核苷酸在时间和空间上的动态平衡，进而广泛参与包括支气管扩张、炎症反应、代谢调节以及心肌收缩在内的多种生理和病理过程的调控，是呼吸系统、心血管系统及代谢疾病领域的热门研究靶点[1]。
PDE超家族
PDEs作为高度多样化的水解酶超家族，可分为11个不同的家族（PDE1-PDE11），由100多种不同的亚型组成。尽管家族成员繁多，但这些酶在结构上具有相似性，均具有N端调控结构域和包含核心保守序列的C端催化结构域（图1）。而每个PDE家族的结构特性则是由位于催化单元N端的蛋白质结构域所定义。例如，PDE2、PDE5、PDE6、PDE10 和 PDE11因具有GAF结构域被定义为GAF-PDE亚家族。非 GAF-PDE 亚家族成员虽不含GAF，但也各具结构特点。PDE1 具有CaM 结合位点，PDE3 包含一个跨膜结构域，PDE4 具有上游保守区 (UCR)，PDE8 含有一个反应调节受体 (REC) 结构域等。
图1. PDE超家族的蛋白质结构
除了N端结构的差异，各PDE家族成员还在底物特异性方面有所不同（图2）。例如，PDE4、PDE7、PDE8对cAMP具有特异性；PDE5、PDE6、PDE9主要水解cGMP；而PDE1、PDE2、PDE3、PDE10、PDE11则具有水解 cAMP 和 cGMP 的双特异性。
图2. PDEs的底物特异性
种类上的多样性、结构上的相似和差异，以及细胞对PDEs的多层次精细调控，使PDEs在有限的细胞空间内，对环核苷酸进行着精准的时空动态调控，进而影响众多生理和病理过程。如GAF-PDE亚家族成员通过其GAF结构域结合cGMP实现变构激活；PDE1通过Ca2+/钙调蛋白被变构激活；PDE1、PDE3、PDE4、PDE5的活性和亚细胞定位也受到蛋白激酶介导的磷酸化修饰的调控；广泛表达于炎症和免疫细胞的PDE4在被抑制后可减少主要炎症细胞以及结构性肺细胞（包括上皮细胞、气道平滑肌细胞和成纤维细胞）释放多种促炎介质，产生抗炎作用[2,3]。因此，对PDEs活性的人为干预也是治疗相关疾病的重要策略。
PDE抑制剂
阻塞性呼吸系统疾病一直以来都是严重的全球健康问题，其中慢性阻塞性肺疾病（COPD）不仅因其不可逆的病程和隐匿的症状被称为“沉默杀手”，更是全球范围内仅次于心脑血管疾病和癌症的第三大死因。其核心病理机制主要包括：慢性炎症诱发的黏液高分泌，导致气道阻塞；肺泡结构损伤造成的气体交换能力减弱；以及反复炎症触发的气道壁纤维化和平滑肌增生，气道不可逆狭窄。由此可见，对于气道阻塞类疾病的治疗，解除患者呼吸困难问题和对抗炎症反应是关键。
在过去数十年里，通过使用具有气道平滑肌松弛作用的长效抗胆碱能药物（LAMA）、长效β2受体激动剂（LABA）和具有抗炎功效的吸入性糖皮质激素（ICS），亦或是使用这些药物的双联或三联疗法是阻塞性呼吸系统疾病的主流疗法。但即使规范用药，持续呼吸困难和急性加重仍然困扰近半数患者。不仅如此，传统治疗药物也存在局限性，如支气管扩张剂抗炎作用欠缺、糖皮质激素适用人群有限。
2024年，恩塞芬汀（Ensifentrine）——全球首个PDE3/4双重抑制剂的获批上市，不仅打破了COPD治疗领域目前的尴尬局面，更是通过单一药物整合了气管扩张和抗炎作用，达到了“一石二鸟”的双重治疗效果。该药物仅上市数月，全球销售额就已破亿美元。已知，环磷酸腺苷（cAMP）作为常见的第二信使，在支气管扩张中发挥着重要作用——气道平滑肌胞内cAMP 水平的升高一方面会引发平滑肌舒张，另一方面又可抑制炎症反应[2]；而恩塞芬汀正是通过抑制PDE3 减少环磷腺苷（cAMP）和环磷鸟苷（cGMP）的水解，松弛支气管平滑肌，扩张支气管，减少血小板聚集，并产生正性肌力作用；同时通过对PDE4的抑制达到抗炎作用，并活化上皮细胞中的囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR），增强粘膜纤毛清除功能。
恩塞芬汀的成功使PDE抑制剂迅速进入人们视野，成为众多医药企业布局的重要方向。如恒瑞医药开发的PDE3/4抑制剂HRS-9821在2025年8月被葛兰素史克（GSK）看中并引进。该药物在早研阶段表现出显著的支气管扩张和抗炎作用，目前正处于临床开发阶段。此外还有PDE3/4抑制剂TQC-3721、PDE5抑制剂西地那非（Sildenafil）、PDE3抑制剂米力农（Milrinone）、西洛他唑（Cilostazol）以及治疗炎症性疾病和COPD的PDE4抑制剂罗氟司特（Roflumilast）等。
PDEs抑制剂评估方案
睿智医药体外药理药效部紧跟前沿药物研发动态，推出PDEs抑制剂评价方案，助力相关疾病药物研发。
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实验服务列表
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部分实验结果
图3. 恩塞芬汀IC50测试结果
文献报道，Ensifentrine对PDE3的IC50为0.4nM，对PDE4的IC50为1479nM[2]。
参考文献：
Omori, Kenji, and Jun Kotera. “Overview of PDEs and their regulation.” Circulation research vol. 100,3 (2007): 309-27.
Sherpa RT, Koziol-White CJ, Panettieri RA Jr. Advancing Obstructive Airway Disease Treatment: Dual PDE3/4 Inhibition as a Therapeutic Strategy. Cells. 2025; 14(9):659.
Zuo, Haoxiao et al. “Phosphodiesterases as therapeutic targets for respiratory diseases.” Pharmacology & therapeutics vol. 197 (2019): 225-242.