4-Hydroxytestosterone

2024年5月29日，武汉大学周海兵教授和董春娥教授团队在Journal of Medicinal Chemistry 上发表了题为"Discovery of Novel ERα and Aromatase Dual-Targeting PROTAC Degraders to Overcome Endocrine-Resistant Breast Cancer"的文章，在这篇文章中，作者等人提出了一种新的双靶向PROTAC降解剂，专门针对ERα和ARO而设计。其中，化合物18c具有双功能降解和抑制ERα/ARO的作用，从而有效地抑制了MCF7细胞的增殖，而对正常细胞的毒性可忽略不计。在体内，18c可促进ERα和ARO的降解，抑制MCF7移植瘤的生长。最后，化合物18c对ERα突变细胞表现出良好的抗增殖和ERα降解活性。这些发现表明，18c作为ERα和ARO的首个双靶向降解剂，在治疗BC和克服内分泌抵抗方面值得进一步发展。 乳腺癌是影响女性健康的最常见的恶性肿瘤。在乳腺癌病例中，70%的病例具有雌激素受体α阳性(ERα+)亚型的特征。雌激素受体(ERα)包括ERβ和ERα亚型，作为核转录因子，具有配体依赖和非配体依赖的转录活性。ERα主要调节细胞的增殖、分化和迁移，在ERα+ BC的发展中发挥关键作用，ERα+ BC是大多数乳腺癌的基础。抑制ER+  BC的激活或降低循环雌激素水平是管理ER+  BC的基本途径。同时，芳香化酶(ARO)是雌激素合成的关键酶，负责将雄激素前体烯酮转化为雌激素的芳香环。干扰雌激素的产生可以减少雌激素对受体的激动性影响，从而抑制BC细胞的增殖。 ERα+BC的临床治疗主要依赖于干扰ER信号通路的内分泌治疗。这些疗法包括芳香酶抑制剂(AIS)，如来曲唑(LTZ)和西美坦(EXE)，可减少内源性雌激素合成；9种选择性雌激素受体调节剂(SERM)，如他莫昔芬与雌激素竞争ER结合；以及选择性雌激素受体下调调节剂(SERD)。SERM和AIS的临床应用受到ESR1突变引起的耐药性或与其他信号通路的干扰的限制。能够同时抑制ERα和ARO的小分子具有双重阻断ER信号通路的潜力，从而阻止ERα驱动的细胞增殖和克服对内分泌疗法的耐药性此外，同时针对ERα和ARO的双靶向SERM可能会减轻副作用。虽然ERα/ARO双靶点药物尚未进入临床试验，但这些研究已经证明了ERα/ARO双靶点候选药物的基本结构特征，揭示了多靶点化合物可能是治疗雌激素受体阳性ER+ BC的可行疗法。到目前为止，只有两种SERD在临床上应用；因此，迫切需要开发具有独特作用模式的新型有效SERD，以解决BC获得性耐药的日益严重的问题。 靶向嵌合体的小分子蛋白水解酶(PROTAC)是一种异双功能化合物，它促进邻近诱导的泛素化，最终导致靶蛋白(TPD)的降解。2021年，Arvinas引入了针对ER靶向PROTAC ARV-471的分子结构，目前正处于治疗ER+BC的第三阶段临床试验。据报道，ERD-3111在MCF-7和T47D细胞中显示出强大而有效的诱导ERα降解的作用。尽管有大量关于ER靶向PROTAC的文献，但也记录了对PROTAC的耐药性。这些发现表明，开发新一代PROTAC降解剂势在必行。双靶向方法具有扩大PROTAC应用范围的潜力，并开启了药物发现的新纪元。然而，双靶向PROTAC的报道要少得多，这可能是因为它们的相对分子质量较大，并且由于需要额外的配体而导致类药物性质较差。解决这些挑战的一种方法是使用药效团融合策略，即两个配体整合到一个分子中，作者等人的目的是合成一种新的双靶向PROTAC分子，旨在同时靶向和诱导降 ERα/ARO。在以前研究的基础上，将具有同时靶向ERα/ARO能力的7-氧杂双环[2.2.1]庚烯磺酰胺(OBHSA)衍生物与不同长度和类型的E3连接起来。然后，作者等人测试了这些化合物对ER+BC细胞和内分泌抵抗BC细胞的生理活性（图1）。 图1 ERα和ARO双靶PROTAC的设计。 用竞争性荧光受体结合实验评估了这些化合物与ER的相对结合亲和力。化合物18c显示出优越的ERα选择性。为了证明目标化合物对ERα和ARO的降解能力，分析了不同链长和接头类型的双靶向PROTAC对蛋白质降解活性的影响。在所有目标化合物中，化合物18c和23b具有较强的降解ERα和ARO的能力，且目标蛋白的降解具有浓度依赖性。结果发现，随着18c浓度的降低，MCF7细胞中抗ERα(绿色)和ARO(红色)的荧光信号减弱，与18c在细胞内的降解规律一致。此外，18c诱导的ERα和ARO的降解被蛋白酶体抑制剂MG132阻止，如图4C、D和S5E所示。这一发现表明，化合物18c可以通过泛素α蛋白酶体系统降解ERα和ARO蛋白，并发挥双靶向PROTAC降解物的作用。 图2  Western印迹分析ERα和ARO蛋白水平。 图3 (A)不同浓度化合物23b对MCF-7细胞ERα和ARO降解24 h的影响。(C) 1μM浓度化合物18c和5μM浓度蛋白酶体抑制剂MG132作用24 h对ERα和ARO降解的影响。通过灰度分析对A和C的Western blot进行量化，如图B和D所示。 化合物18c诱导细胞凋亡和细胞周期停滞。采用流式细胞术检测18c的抗增殖和抗凋亡作用。结果表明，化合物18c在有丝分裂过程中诱导细胞周期停滞，有效地阻止MCF-7细胞在G2/M期的细胞周期进程（图4）。此外，作者等人研究了不同浓度的18c对MCF-7细胞死亡的影响，发现18c可以诱导大量的细胞死亡和损伤，表现出浓度依赖的效应（图4）。 图4 18c诱导MCF-7细胞周期停滞，并引发细胞死亡。(2)1、5、10μM浓度处理后48 h细胞凋亡率图。 化合物18c对MCF-7突变株有抑制作用。内分泌抵抗在BC的临床治疗中仍然是一个重要的问题。获得性突变，最常见的发生在ERα配体结合区的D538G、Y537S和EGFR，经常是ER+转移性BC耐药的驱动因素。因此，在证实PROTAC对MCF-7细胞具有良好的抗增殖活性后，作者等人测试了典型化合物对三种突变型ERα(ERαMUT)细胞株MCF-7EGFR、MCF7D538G和MCF-7Y537S的抑制作用（图5）。18c对MCF-7EGFR、MCF7D538G和MCF-7Y537S突变株具有强烈的抑制作用。为了确定这些化合物是否影响BC细胞的繁殖能力，选择了18C进行平面式克隆实验。此外，结果表明，18C处理的MCF-7MUT的集落形成能力受到抑制，并且在相同浓度下抑制能力优于或与FUL相当（图5）。 图5  (A)用CCK8法测定化合物18c和23b在ER+BC细胞系MCF-7、MCF-7Y537S、MCF-7D538G和MCF7EGFR中的细胞抑制活性，并以4-OHT和FULL为对照。(2)化合物18c能显著抑制ERα突变细胞系MCF-7EGFR、MCF-7D538G和MCF-7Y537S的克隆形成能力。 化合物18c对MCF7突变株的ERα和ARO蛋白有降解作用。此外，作者等人评估了化合物18c和23b在耐ERα+的BC细胞上的ERα和ARO降解活性（图6）。值得注意的是，18c对MCF-7EGFR和MCF-7D538G细胞显示出有效地诱导ARO和ERα降解的能力。这种降解活性是浓度依赖的，表现出显著的ERα和ARO降解效率(图6)。然而，18c在MCF-7Y537S中表现出较低的ARO降解活性和较高的ERα降解活性(图6)。 图6 用免疫印迹法检测化合物18c对ERα+抗性BC细胞的ERα和ARO降解活性。 18c诱导MCF-7BC模型肿瘤生长抑制。为了进一步研究其体内抗肿瘤作用，建立了MCF-7裸鼠移植瘤模型。在这些动物模型中，化合物18c显示出显著的肿瘤抑制活性，并且在治疗期间没有导致小鼠体重减轻。与对照组相比，18c组、LTZ组和Full组ERα和ARO蛋白水平显著降低，与对照组相比，18c处理组Ki67阳性肿瘤细胞数减少，证实了化合物18c的体内抗增殖活性。苏木精伊红(H&E)染色显示心、肝、脾和肾组织细胞形态正常(图7)。 图7 18c对MCF-7移植瘤模型的体内抑瘤作用。测试化合物每隔一天按指定剂量给药一次。     综上所述，作者报道了ERα/ARO双靶向小分子配体连接到E3配体，从而产生了一系列潜在的ERα/ARO双靶向PROTAC分子。生物活性研究表明，大多数化合物对ER+BC细胞MCF-7以及内分泌耐药突变株具有显著的细胞抑制作用，并能有效地诱导ERα/ARO降解。先导化合物18c对ERα+BC细胞和ERα-mut BC细胞具有明显的抑制增殖和降解ERα和ARO的作用。此外，化合物18c表现出良好的ERα结合亲和力和拮抗活性。值得注意的是，它诱导了细胞凋亡，并将细胞周期停滞在G2/M期。最重要的是，化合物18c在保持低毒的同时显示出抑制肿瘤生长的效果。因此，化合物18c有望成为抗BC治疗的候选药物，具有克服内分泌耐药的潜力，值得进一步研究。 原文链接：https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1021/acs.jmedchem.4c00196 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓