BGB-16673

鉴于近年来抗白血病 PROTACs 的数量急剧增加，André T. S. Vicented等人对现有信息进行分析和讨论，综述总结了通过降解关键白血病相关靶点来治疗一种或多种不同类型白血病的 PROTACs。 1. 背景介绍 白血病作为一组威胁人类健康的恶性血液疾病，其传统治疗方法存在局限性，如治疗抵抗性、副作用、复发和长期后遗症。因此，开发新的治疗方法以改善患者预后是一个迫切的需求。 表1最常见的白血病类型 近年来，包括靶向蛋白质降解在内的新策略显示出在白血病个性化医疗领域的潜力，特别是PROTACs（蛋白质降解靶向嵌合体），它们通过泛素-蛋白酶体系统有选择性地降解蛋白质，展现出克服传统疗法缺点的潜力，并为白血病治疗提供了新的视角。 图1造血和不同类型白血病的起源 2. PROTAC概述 PROTACs是双功能分子，能够利用细胞自身的泛素-蛋白酶体系统（UPS），选择性地促进目标蛋白（POI）的翻译后降解。自2001年Crews实验室首次报告PROTACs以来，过去5年中这一领域的发展迅猛，根据PROTAC数据库（PROTAC-DB），目前已有超过3270种PROTACs被报道。PROTACs分子由三部分组成，一端是能够结合POI的目标配体部分（TLM），另一端是能够招募特定E3连接酶的配体部分（ELM），两者通过连接链（linker）相连。PROTAC进入细胞后，通过TLM端结合POI，ELM端结合E3连接酶，形成稳定的三元复合物，促使POI被非自然地多泛素化，然后被26S蛋白酶体降解。与传统抑制剂相比，PROTACs可以降解没有活性位点的“不可成药”蛋白，并且可以催化机制发挥作用，一个PROTAC分子可以降解多个POI分子。PROTACs作为一种新兴的药物发现工具，为传统抑制剂难以靶向的蛋白质提供了新的治疗策略。 泛素-蛋白酶体系统（UPS）和蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）的作用机制 PROTAC 的活性深受所选 TLM、ELM 和连接体组合的影响，因为这三者在确保 POI 与 E3 连接酶之间的理想相互作用方面起着决定性作用，最终导致目标物的多泛素化。 图3蛋白水解-靶向嵌合体（PROTAC）的结构和主要构件。PROTAC的结构、主要E3连接酶配体、PROTAC中掺入的接头类型以及接头与靶配体或E3连接酶配体之间的连接点的实例。 3. 针对白血病相关靶点的 PROTACS 目前，文献中报道的众多 PROTACs 能够促进参与不同类型白血病发生和发展的特定靶点的选择性降解。一些有前景的降解剂能够有效地损害靶点，显示出未来治疗一种或多种类型白血病的潜力。BCR-ABL、BCL-XL、布鲁顿酪氨酸激酶（BTK）、含溴结构域蛋白 4（BRD4）、细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK6）、FMS 样酪氨酸激酶 3（FLT-3）等蛋白质已被确定为抗白血病 PROTACs 的主要降解靶标。PROTACs通过将目标蛋白（POI）定向到泛素-蛋白酶体系统（UPS）来促进其降解，这种机制相比传统的小分子抑制剂（SMIs）具有优势，减少药物剂量和给药频率，从而减少副作用。 图 4 针对白血病相关靶点和主要 E3 连接酶的 PROteolysis-TArgeting Chimeras (PROTACs) 机制 3.1 BCR-ABL BCR-ABL 是一种由染色体易位产生的融合基因蛋白Ph，存常见于慢性髓性白血病（CML）和某些急性淋巴细胞白血病（ALL）中。该蛋白具有组成型酪氨酸激酶作用，可异常激活一系列促进细胞增殖的信号通路，如 Janus 激酶/信号转导和激活转录 5（STAT5）等，这种异常激活会使得细胞内失调，导致白血病细胞过度生成和扩增。 BCR-ABL抑制剂：传统上，针对BCR-ABL的抑制剂如伊马替尼及其衍生物，通过与ATP结合位点竞争来抑制BCR-ABL的激酶活性。然而，这些抑制剂可能因耐药性突变（如T315I）而失效。 BCR-ABL PROTACs：PROTACs通过招募E3泛素连接酶来促进BCR-ABL的多泛素化和随后的蛋白酶体降解，降低癌细胞耐药性。例如，基于dasatinib的PROTAC已显示出对BCR-ABL的有效降解。 表 2. 以 BCR-ABL 蛋白为靶标的 PROTACs 的化学结构 图 5. 靶向 BCR-ABL 的 PROTAC 的化学结构。(A）BCR-ABL PROTAC 15 的可逆光开关机制。(B）通过招募不常见的E3连接酶靶向BCR-ABL的PROTAC的化学结构。 3.2 BCL-2 family 由一系列促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白组成的 B 细胞淋巴瘤 2（BCL-2）家族蛋白在控制细胞生命周期方面发挥着重要作用。促进了肿瘤的产生、发展和抗药性。 BCL-2家族抑制剂：如venetoclax，是针对BCL-2的FDA批准药物，用于治疗CLL和AML。但这些抑制剂可能引起血小板减少等副作用。 针对BCL-2家族的PROTACs：PROTACs通过降解BCL-XL等蛋白，并减少副作用。例如，XZ424和DT2216是两种不同的BCL-XL PROTACs，它们通过不同的E3连接酶来促进BCL-XL的降解。 表 3. 针对 BCL-XL 蛋白的 PROTACs 的化学结构 3.3 Bruton's tyrosine kinase 属于 Tec 家族的 BTK 在除 T 细胞和成熟浆细胞以外的所有造血细胞中均有表达，并通过参与 B 细胞受体（BCR）信号通路参与 B 细胞的成熟、功能和分化过程。当抗原刺激 BCR 时，会诱导 BTK 磷酸化，进而激活 BTK。 BTK抑制剂：如ibrutinib，通过共价结合BTK的C481位点来抑制其活性。但C481S等突变可导致耐药性。 BTK PROTACs：PROTACs提供了一种非共价结合的降解策略，能够绕过耐药性突变，如使用ibrutinib衍生物作为配体的PROTAC。 表 4. 针对 BTK 蛋白的 PROTACs 的化学结构 3.4 BET family 在 BET 家族的各种成员中，有一种 BRD4，它是一种核蛋白，参与组织和调控相关基因（如 c-Myc、BCL-XL、BCL-2）的基因转录。BRD4 蛋白在几种类型的癌症（包括 AML、ALL 和 CML）中经常过度表达和异常激活，因此其作为参与肿瘤进展的一个有希望的靶点进行了广泛研究。 BET抑制剂：如JQ1和OTX015，通过抑制BET家族蛋白来影响基因转录调控。 BRD4 PROTACs：如dBET1和ARV-825，通过降解BRD4来抑制白血病细胞的增殖，且降解效果优于单纯的抑制。 图 6. 靶向 BET 家族的 PROTACs 的化学结构。针对白血病 BRD4 蛋白的 PROTACs 结构分析，其中蓝色部分代表 E3 配体，紫色部分代表目标配体，两者通过连接体连接在一起。 3.5 CDK family 细胞周期蛋白激酶(CDKs)家族在细胞活动中发挥重要作用，特别是CDK6。CDK6参与控制细胞周期的G1到S期转换，阻止细胞进入S期所需的基因表达。CDK6在AML和CML等白血病中常被异常激活。 CDK6抑制剂：例如palbociclib，通过竞争性结合CDK6的ATP结合位点来抑制其激酶活性。这些抑制剂主要治疗那些CDK6过度激活或过表达的癌症。然而，由于CDK6在正常细胞中也发挥作用，副作用明显，如中性粒细胞减少症（neutropenia）。 CDK6 PROTACs：与传统的抑制剂相比，CDK6 PROTACs具有减少副作用的潜力，因为它们通过降解CDK6来消除其在细胞周期调控中的作用，从而可能避免了对正常细胞功能的广泛干扰。 表 5. 以 CDK6 蛋白为靶标的 PROTACs 的化学结构 3.6 FMS-like tyrosine kinase 3 FLT-3是一种酪氨酸激酶受体，是急性髓细胞性白血病中的致癌驱动因子。20%至30%的新诊断急性髓细胞性白血病患者的FLT-3基因发生突变，例如，（ITD）是最常见的 FLT-3 基因突变类型（FLT-3-ITD），约占所有急性髓细胞白血病病例的 25%，也是一种常见的驱动突变，与急性髓细胞白血病患者的高白血病负荷和不良预后有关。 FLT-3抑制剂: 为了治疗FLT-3突变的急性髓性白血病，开发了多种FLT-3抑制剂，这些药物通过抑制FLT-3的激酶活性来发挥作用。如quizartinib和gilteritinib，已经用于临床治疗FLT-3突变的AML患者，但副作用较大。 FLT-3 PROTACs：是针对FLT-3蛋白的蛋白质降解靶向嵌合体。通过降解FLT-3，可能绕过某些耐药机制，选择性地靶向FLT-3，减少对其他激酶的影响，从而可能减少副作用。FLT-3 PROTACs还可以与其他药物联合使用，以提高治疗效果或克服耐药性。 图 7. 靶向 FLT-3 的 PROTACs 的化学结构。针对白血病 FLT-3 蛋白的 PROTACs 结构分析 3.7 MDM2 MDM2是一种E3泛素连接酶，它在细胞内扮演着重要的角色，尤其是在p53蛋白的调控中。MDM2能够结合到p53的N端转录激活域，阻止p53与DNA结合，进而抑制其转录活性。在TP53基因野生型的白血病细胞中，MDM2经常过表达，导致肿瘤抑制蛋白的降解速率增加，最终损害其抗癌功能。 MDM2抑制剂：通过抑制MDM2来稳定p53蛋白，MDM2抑制剂已经在多种癌症治疗中进行了研究，尤其是在那些p53功能受损的癌症中。然而，这些抑制剂可能会触发负反馈机制，减少抑制剂的活性。 MDM2 PROTACs：通过降解MDM2，不仅稳定p53，还可能通过其他机制（如减少MCL-1）增强抗白血病效果。 图 8. 靶向 MDM2 的 PROTACs 的化学结构。针对白血病 MDM2 蛋白的 PROTACs 结构分析 3.8 STAT family STAT 家族由七个成员组成，它们共享高度保守的 Src 同源 2（SH2）结构域。其中STAT3 和 STAT5被选为开发 PROTACs 治疗白血病的靶蛋白。 STAT 抑制剂：STAT3/5抑制剂旨在阻止STAT3/5蛋白的活性。由于STAT家族成员在结构上具有高度同源性，开发选择性抑制剂是一个挑战。 STAT3/5 PROTACs：抑制剂相比，PROTACs通过诱导蛋白降解，可能提供更持久和有效的抑制作用。例如，SD-36的PROTAC能够高效降解STAT3，抑制白血病细胞的生长。 图 9. 靶向 STAT3/5 的 PROTACs 的化学结构。针对 STAT3/5 蛋白的 PROTACs 对抗白血病的结构分析 3.9 Other antileukemic PROTACs 其他抗白血病PROTACs代表了一类针对白血病治疗中新发现或较少研究靶点的蛋白质降解剂。这些PROTACs通过特异性地降解在白血病发展中起关键作用的蛋白质，如STAT家族蛋白、HDAC6、PBAF复合体亚基、SHP2等，提供了除传统治疗方法之外的新策略。它们利用细胞自身的泛素-蛋白酶体系统来促进这些蛋白质的降解，从而抑制白血病细胞的增殖和存活。 图 10. 其他抗白血病 PROTAC 的化学结构。其他抗白血病 PROTAC 的结构分析 4. 挑战与未来展望 理想的抗白血病 PROTAC 通过形成稳定的三元复合物（POI-PROTAC-E3 连接酶），对白血病细胞具有选择性细胞毒性活性，能完全、快速、选择性、强效、持久地降解靶标，且 DC50 值尽可能低，从而有效、安全地应用于临床。 目前有超过 25 种 PROTACs 正在进行临床试验，研究重点仍是获得具有上述特征的新 PROTACs。然而，新的挑战也引导着最近的 PROTACs 研究取得进展。 第一个挑战是扩大可招募的靶点和 E3 连接酶的范围，以及借助硅学工具和人工智能从试错模式转向合理设计 PROTACs。 另一个重要问题是评估这些化合物的药代动力学特性以及在体内产生的代谢物的行为。 此外，由于PROTACs是大的亲脂性分子，不遵循传统的药物发现规则（如Lipinski的五规则），它们在穿透细胞膜和口服给药方面存在挑战。要进一步的体内研究来评估PROTACs的药效学、毒性和药代动力学特性，这对于评估它们作为未来治疗白血病药物的潜力至关重要。 表 7. 小分子抑制剂 (SMI) 和抗白血病 PROTAC 的优缺点 尽管未来还有许多挑战，但不可否认的是，PROTACs 已经是一种强大的工具，它将使我们能够大大减少 "无法药物治疗的基因组"，而且作为一种新兴的治疗方式，它有着为未来治疗许多不同疾病的潜力。对于未来的研究方向，旨在通过靶向新的白血病靶点或非传统活性位点来创新。例如，通过光敏开关模块来控制PROTACs的活性，这可能成为未来研究的一个方向。 5. 抗白血病原癌基因的临床试验 根据 Clinicaltrials.gov 数据库，目前有 20 多种 PROTACs 正在进行临床试验。BGB-16673、NX-5948 和 NX-2127 降解剂的临床试验包括对 CLL 患者的研究。但是，在 DT2216、ABBV-101 和 AC676 降解剂的临床试验中，并没有说明将对哪种类型的血液癌症进行研究。值得注意的是，大多数正在研究的 PROTACs 都以强制降解 BTK 蛋白为目的。 表 6. 临床试验中用于治疗血液恶性肿瘤的 PROTACs 6. 结论 PROTACs 一直是药物研发领域的热门话题，每天都有大量信息涌现。它在白血病治疗领域展现出巨大的潜力和发展前景，但仍需克服设计和优化的挑战，并进行更多的体内研究来验证它们的治疗潜力。 参考文献：https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1002/mco2.575 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↓

来源：药渡撰文：balabala     编辑：哦呼2001年7月，耶鲁大学Craig Crews教授与加州理工大学Raymond Deshaies教授在Proc Natl Acad Sci U S A杂志上发表论文，首次阐述了蛋白降解靶向嵌合体（Proteolysis targeting chimera，PROTAC）的概念。在此后的二十年里，PROTAC新药研发取得了长足的发展，PROTAC技术从药物设计源头创新，突破传统“不可成药”靶点的开发难题，赋予小分子药物新的定义，被认为是生物医药领域的“革命性技术”。PROTAC是由靶蛋白（POI)配体、Linker和E3连接酶配体三部分组成的异双功能小分子，当PROTAC分子进入细胞后，分子两端分别与靶蛋白和E3连接酶结合形成POI-PROTAC-E3 Ligase三元复合物，诱导E3连接酶和POI接近，POI被泛素化，最终被细胞内26s蛋白酶体识别并降解。截止目前，全球已有超过20款PROTAC进入了临床试验阶段。近年来，一些国内的药企比如百济神州、海思科、海创药业和开拓药业等均已在PROTAC领域布局，根据各企业公告和新闻稿统计，截止目前，已经有16款国产PROTAC处于临床阶段，但仍然没有一款PROTAC进入关键或3期临床。就临床启动时间来看，2021年海创药业、百济神州、海思科3个公司临床启动，2022年开拓药业、百济神州、冰洲石生物3个公司临床启动，2023年临床启动加速，有高达11项临床启动，这说明随着PROTAC技术逐渐得到验证，国内的药企正逐步加大在蛋白降解领域的投资。图1.国内药企临床阶段的PROTAC管线PART.01百济神州推出全球领先BTK降解剂BGB-16673，效果优于Nurix竞品百济神州成立于2010年,是一家全球性生物科技公司，专注于为全球癌症患者发现和开发创新抗肿瘤药物，覆盖领域从淋巴瘤逐渐扩展至白血病和骨髓瘤，并形成了以核心产品百悦泽®（泽布替尼）、潜力管线药物BCL-2抑制剂和BTK CDAC（BGB-16673)为主的血液肿瘤产品组合。图2.百济神州研发管线BGB-16673是一款口服靶向BTK的嵌合式降解激活化合物，旨在降解野生型BTK和多种突变型BTK。临床前研究数据显示，BGB-16673具有良好的药理学特性、高活性和高选择性、良好的口服生物利用度和较长的半衰期。动物研究中耐受性良好，同时，BGB-16673具有克服耐药突变（如BTK C481S、T474和L528W）的潜力，小鼠模型显示BGB-16673对C481S突变肿瘤的抑制效果强于礼来BTK非共价抑制剂吡托布替尼。BGB-16673的全球1期临床剂量递增数据表明，BGB-16673对于BTKi耐药的CLL/SLL患者的 ORR 为70%（N=10）优于Nurix的同种类型的产品NX-2127（ORR =41%，N=27）和NX-5948（ORR=43%，N=7）。安全性方面，BGB-16673在既往接受过多线治疗的患者人群中安全性特征良好，未达到MTD、未见房颤、高血压，并且BGB-16673的3级中性粒细胞减少发生率（15.4%）低于NX-2127/NX-5948的42.6%/19.2%。公司计划在CLL/SLL和MCL患者中进行2期剂量扩展。图3.BGB-16673耐受性数据图4.BGB-16673疗效和安全性数据PART.02海创药业HP518领跑国内，或成国内首款口服AR降解剂？海创药业专注于癌症、代谢疾病等重大治疗领域的创新药物研发，拥有“PROTAC靶向蛋白降解技术平台、氘代药物研发平台、靶向药物发现与验证平台及转化医学技术平台”4大核心技术平台。在癌症和代谢疾病领域构建了有13项在研产品的产品管线，核心产品治疗前列腺癌症的HC-1119提交了新药上市申请，有3项产品进入临床试验的不同研究阶段段(HC-1119、HP518、HP501)。图5.海创药业研发管线P518是中国首款进入临床阶段的口服AR PROTAC在研药物，具有解决AR突变前列腺癌耐药性的潜力。HP518在动物模型上具有良好的口服暴露量和生物利用度。HP518对野生型AR及恩扎卢胺耐药的变异AR都有很高的降解活性，对AR具有很高的选择性，对AR依赖的前列腺癌细胞系有优异的抑癌活性，在前列腺癌动物模型上也展现了优异的药效。目前，HP518的I期临床实验在澳大利亚开展，HP518临床la剂量爬坡研究在澳大利亚于2022年1月实现首例患者入组，澳大利亚Ⅰ期临床数据于2024年度美国临床肿瘤学会泌尿生殖系统肿瘤研讨会（ASCO-GU）上首次发布。I期临床结果显示出积极信号，药物总体安全性良好，未出现明显的不良事件。此外，HP518同适应症临床试验申请已获美国FDA批准，HP518中国临床试验申请于2023年11月获NMPA批准，2023年12月完成中国首例受试者给药。此次HP518澳大利亚Ⅰ期临床研究成果入选2024 ASCO也标志着相关临床研究数据得到国际顶级学术会议认可，HP518有望成为新一代治疗前列腺癌症的药物。图6.HP518小鼠模型种抗肿瘤活性结果PART.03海思科自研PROTAC平台成果丰硕，三款药物迈入临床阶段海思科率先在国内布局前沿的PROTAC技术平台，公司以开发针对肿瘤和自身免疫性疾病的First-in-class、高选择性且口服有效的蛋白降解类药物为目的，至今已布局数十款PROTAC项目，现有三款在研的处于临床1期PROTAC药物：HSK29116（BTK-PROTAC）、HSK40118（EGFR-PROTAC）和HSK38008（AR- PROTAC）。图7.海思科PROTAC在研管线HSK29116是中国首款、全球第二款进入临床的口服BTK-PROTAC小分子抗肿瘤药物，和全球首款上市的BTK抑制剂伊布替尼相比，其靶点选择性更强且药物灵敏度更高，2021年8月实现首例患者入组，有望成为first-in-class药物。图8.HSK29116与伊布替尼的靶点选择性比较HSK40118片是海思科自主研发的口服EGFR-PROTAC小分子抗肿瘤药物，是基于海思科领先的PROTAC研发平台筛选出的第2个小分子抗肿瘤药物，临床拟用于治疗EGFR突变的晚期非小细胞肺癌（NSCLC），目前NSCLC适应症处于临床1期阶段。2023年3月完成首例患者入组，计划入组220例EGFRi耐药NSCLC患者。HSK38008口服制剂是海思科自主研发的全球首个口服AR-V7降解剂，用于前列腺癌的治疗。细胞增殖结果显示，HSK38008能够显著抑制AR-V7阳性细胞系(如22RV1)中的细胞增殖，并且在与恩杂鲁胺联合使用时表现出对VCAP(人前列腺癌细胞)的抗增殖具有协同作用。体内药效方面，在AR-V7突变的22RV1去势小鼠移植瘤模型中，HSK38008剂量依赖性地抑制了肿瘤生长，在10mpk时TGI＝89.8%，30mpk时显示出完全的肿瘤消退，药效显著优于ARV-110和恩杂鲁胺。该药物目前处于1期临床阶段，于2023年4月完成首例患者入组，计划入组99例mCRPC患者。PART.04小结国内的一些其他药企像恒瑞医药、贝达药业、齐鲁制药等均在蛋白降解药物方面有所布局，这说明PROTAC技术在临床治疗和市场空间上都具备了强大的开发潜力，未来可期。编者按：展望未来，PROTAC技术的发展潜力巨大。国内众多药企纷纷布局蛋白降解药物领域，共同推动这一技术的临床应用和市场拓展。我们有理由相信，在不久的将来，PROTAC药物将在临床治疗和市场空间上发挥更加重要的作用，为人类健康事业贡献更多的力量。参考资料1.百济神州、海创药业、海思科医药官网、公告2.德邦证券研报、太平洋证券研报声明：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↓