前列腺癌治療新思路：用PROTAC降伏雄激素受體！

       近日，制藥巨頭羅氏旗下的基因泰克與濟(jì)民可信旗下的濟(jì)煜小分子創(chuàng)新研究院簽訂獨(dú)家許可協(xié)議，以高達(dá) 6.5 億美元的價(jià)格買(mǎi)下一種前列腺癌靶向雄激素受體（AR）蛋白質(zhì)降解 (TPD) 藥物：“JMKX002992”。

       通過(guò)這項(xiàng)許可協(xié)議，羅氏在前列腺癌領(lǐng)域增加了一種針對(duì)轉(zhuǎn)錄蛋白AR的降解劑新藥。而上個(gè)月，羅氏叫停了AKT 抑制劑 ipatasertib 的前列腺癌 1 期臨床試驗(yàn)。

       圖1 ipatasertib結(jié)構(gòu)圖。圖源：筆者繪制

       前列腺癌是男性癌癥死亡的重要原因。據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)顯示，2021年全球新發(fā)前列腺癌141萬(wàn)例，發(fā)病率僅次于乳腺癌、肺癌、結(jié)直腸癌，位列第4位，已然成為最常見(jiàn)的“男性健康殺手”。

       前列腺癌治療重要靶點(diǎn)——AR

       雄激素受體 (AR) 轉(zhuǎn)錄因子是前列腺正常腺體穩(wěn)態(tài)以及前列腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)和存活的主要調(diào)節(jié)因子。因此，AR 靶向治療可有效提高無(wú)法通過(guò)手術(shù)或放療治愈的晚期前列腺癌患者的總體生存率。

       雄激素受體AR屬于一種轉(zhuǎn)錄蛋白，轉(zhuǎn)錄因子的失調(diào)與多種疾病有關(guān)。和p53，Myc，NF-kappaB等蛋白同屬轉(zhuǎn)錄因子的雄激素受體AR一直是前列腺癌的主要靶點(diǎn)，很多公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了靶向AR藥物。

       圖2：依賴(lài)和不依賴(lài)雄激素的基因表達(dá)途徑。A、雄激素；AR, 雄激素受體; HSP，熱休克蛋白；ARV，雄激素受體變體。圖源：王少萌教授論文綜述

       圖3 靶向AR的藥物銷(xiāo)售額近幾年節(jié)節(jié)攀升。圖源：pharmacodia global database

       表1：包括AR在內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子蛋白的相關(guān)藥物靶點(diǎn)及其相關(guān)疾病。

       圖源：文獻(xiàn)整理

       市場(chǎng)上在售的傳統(tǒng)針對(duì)AR的小分子藥物包括楊森的AR抑制劑Erleada（apalutamide），輝瑞的AR抑制劑Xtandi（enzalutamide），拜耳的AR抑制劑Nubeqa（darolutamide）等。

       表2 靶向AR的前十大藥廠布局

       圖源：pharmacodia global database

       然而，這些蛋白質(zhì)傳統(tǒng)上被認(rèn)為是很有挑戰(zhàn)性的藥物靶點(diǎn)。此外，傳統(tǒng)抑制劑的耐藥性也阻礙了這些藥物的臨床應(yīng)用。

       在過(guò)去的幾年中PROTAC為代表的蛋白質(zhì)降解劑顯示出巨大的潛力，它們具有克服耐藥性以及靶向以前無(wú)法成藥的蛋白質(zhì)的能力。

       多款A(yù)R-PROTAC藥物已進(jìn)入臨床階段

       2001 年，加州理工學(xué)院 Deshaies 實(shí)驗(yàn)室和耶魯大學(xué)克魯斯實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了他們開(kāi)創(chuàng)性的論文，正式記錄了蛋白水解靶向嵌合體 (PROTACs) 的概念。20年之后靶向AR的PROTAC進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

       ARV-110（bavdegalutamide）是 Arvinas降解AR蛋白用于治療前列腺癌的發(fā)展最快的PROTAC候選藥物。目前處于臨床2期階段。 Avinas 還有一款口服PROTAC 藥物ARV-766正在進(jìn)行臨床一期試驗(yàn)。關(guān)于進(jìn)入一期臨床的ARV-766的化合物結(jié)構(gòu)目前還未公開(kāi)，但很容易和2016年crews教授論文發(fā)布的BDR4降解劑混淆。根據(jù)Avinas官網(wǎng)披露他們正在開(kāi)發(fā) ARV-766，是針對(duì) AR 的口服 PROTAC 蛋白降解劑，用于治療患有 mCRPC 的男性。

       在臨床前研究中，ARV-766 降解了所有AR 耐藥性驅(qū)動(dòng)點(diǎn)突變，包括 L702H，這是一種與阿比特龍和其他 靶向AR 通路療法治療相關(guān)的突變，而ARV110（ bavdegalutamide） 在臨床前研究中沒(méi)有降解。

       圖4 ARV-110分子化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖源：筆者繪制

       值得一提的是與AR降解劑同名的ARV-766其實(shí)是BRD4降解劑ARV771的陰性對(duì)照化合物。BRD4抑制劑ARV-771研發(fā)過(guò)程中觀察到一些毒副作用。Raina等人，在使用ARV-771（76號(hào)藥物）時(shí)觀察到各種毒副作用，包括注射部位皮膚變色，雖然用藥2-3天后，皮膚顏色會(huì)恢復(fù)。另外更令人擔(dān)憂(yōu)的影響是小鼠不能耐受每天給藥的劑量，不得不間歇性一天隔一天給藥，還觀察到小鼠活動(dòng)水平下降，脊柱畸形。這些相關(guān)毒 性的機(jī)制尚不清楚，但可能不是由于PROTAC特有的副作用。因?yàn)樵赗NAi小鼠模型中，抑制BRD4已被證明會(huì)導(dǎo)致可逆性表皮增生和脫發(fā)等影響，但總體來(lái)說(shuō)，PROTAC的收益風(fēng)險(xiǎn)比還是不錯(cuò)。

       圖5 ARV-771分子化學(xué)結(jié)構(gòu)。圖源：文獻(xiàn)報(bào)道

       圖6 2016年Crews論文中的“ARV-766”

       注：該結(jié)果應(yīng)該不是真正的正在一期臨床的ARV-766結(jié)構(gòu)。文章中的結(jié)構(gòu)是基于BRD4抑制劑JQ1的PROTAC，最初來(lái)自 Crews 教授2016的一篇文章（10.1073/pnas.1521738113），論文中此化合物沒(méi)有活性。因?yàn)?E3 這端連的是VHL，VHL的順?lè)串悩?gòu)體會(huì)導(dǎo)致活性有無(wú)，特別適合PROTAC陰性對(duì)照物。cis-hydroxyprolines沒(méi)法結(jié)合E3 ligase，trans-hyp 可以結(jié)合E3 ligase而已。而目前臨床ARV766結(jié)構(gòu)還不確定，可能代號(hào)復(fù)用。圖中的結(jié)構(gòu)可能是舊文中的BRD4降解劑的結(jié)構(gòu)。

       最近學(xué)術(shù)界在針對(duì)靶向AR的降解劑開(kāi)發(fā)上也不斷有突破：

       2021年9月密歇根大學(xué)藥物化學(xué)王少萌教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了PROTAC口服降解劑ARD-2585，此化合物針對(duì)降解AR設(shè)計(jì)。有出色的蛋白降解活性，DC50小于0.1 nM。前列腺癌相關(guān)的兩種細(xì)胞系VCaP和LNCaP中的IC50值分別為1.5 nM和16.2 nM。

       除此之外，在小鼠實(shí)驗(yàn)中，它表現(xiàn)出51%的口服生物利用度，并在抑制腫瘤模型的生長(zhǎng)方面優(yōu)于苯扎魯胺（enzalutamide），且沒(méi)有觀察到毒 性。

       圖7：ARD-2585結(jié)構(gòu)式及活性數(shù)據(jù)。圖源：JMC論文

       2022年王少萌教授在JMC綜述介紹了制藥界的武林高手們開(kāi)發(fā)AR降解劑開(kāi)發(fā)的心路歷程，早期日本武田公司的科學(xué)家們使用 IAP 配體來(lái)設(shè)計(jì)雙功能降解劑，他們將其命名為凋亡蛋白依賴(lài)性蛋白擦除器 (SNIPERs)?；衔?32就是這樣一種 SNIPER 分子。VCaP 細(xì)胞抑制活性IC50值達(dá)到1 μM。

       化合物135 至 137出自PROTAC創(chuàng)始人Crews教授團(tuán)隊(duì)，在 VCaP、LNCaP、22RV1 等前列腺癌相關(guān)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了低于納摩爾數(shù)量級(jí)的降解效力。但盡管化合物136 和137具有出色的降解能力，但它們?cè)趧?dòng)物體內(nèi)的口服生物利用度較低，限制了它們的進(jìn)一步發(fā)展。

       ARV110是AR降解劑的集大成者，它由強(qiáng)效抑制劑，CRBN配體含氟衍生物通過(guò)剛性連接子相連，有非常出色的AR降解效力、前列腺癌細(xì)胞抑制活性、良好的口服成藥性并且在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中顯示出抗腫瘤功效。

       圖8：靶向AR的PROTAC的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。圖源：JMC論文綜述

       總結(jié)

       在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里，制藥公司和學(xué)術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室投入了大量精力來(lái)開(kāi)發(fā)雄激素受體藥物，包括已獲得 FDA 批準(zhǔn)的雄激素受體激動(dòng)劑，和抑制劑。第二代AR抑制劑enzalutamide、apalutamide和darolutamide在臨床上具有選擇性、強(qiáng)效、有效且副作用較少。

       然而，對(duì)這些藥物耐藥性的迅速出現(xiàn)則意味著需要新的靶向雄激素受體藥物開(kāi)發(fā)策略。與傳統(tǒng)小分子藥物不同，以分子膠和PROTAC為代表的靶向蛋白降解劑(TPD)藥物優(yōu)勢(shì)是減少傳統(tǒng)小分子藥物由于脫靶造成的副作用，也可以克服抑制劑藥物由靶蛋白表達(dá)增高和變異引起的抗藥性，還有催化劑的特性，可以反復(fù)利用，1個(gè)TPD分子可以反復(fù)降解致病靶標(biāo)蛋白。

       但目前PROTAC化合物都面臨分子量過(guò)大，成藥性差的問(wèn)題。這意味著口服投藥需要加大劑量，造成潛在的毒副作用問(wèn)題。另外也并非所有蛋白皆可高效降解，比如BRD4有潛在on target副作用，IRAK4抑制劑和降解劑都遇到一些困難。雖然目前還沒(méi)有FDA批準(zhǔn)的藥物，但經(jīng)過(guò)20多年的技術(shù)積累，PROTAC終將迎來(lái)它的時(shí)代。