ADC、PROTAC和DEL的未來

       近日，在首爾大學(xué)藥學(xué)院召開了第27屆有機(jī)合成學(xué)會(huì)，三場主題演講聚焦ADC藥物平臺(tái)，PROTAC降解劑進(jìn)展和DEL技術(shù)助力新藥研發(fā)。下面和大家分享一下講座精華和筆者的一些感想。

       關(guān)鍵詞：ADC

       第一位發(fā)言的是來自韓國Aptis公司的金博士（Joo-Hwan Kim），演講主題為：新一代抗體-藥物共軛(ADC)技術(shù)抗體結(jié)合位點(diǎn)的選擇性結(jié)合。內(nèi)容主要是基于已發(fā)表的論文：通過鄰近驅(qū)動(dòng)的S到N酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)對治療性抗體進(jìn)行位點(diǎn)選擇性抗體-藥物偶聯(lián)。

       圖1 ADC新技術(shù)論文

       圖片來源：參考資料1

       該項(xiàng)目，研究了一種將藥物附著到抗體上以產(chǎn)生抗體-藥物偶聯(lián)物的新方法。

       研發(fā)人員使用一種特殊的肽和一種名為AbClick-1的化學(xué)物質(zhì)，比以前更可控的方式將藥物附著在抗體上。

       他們建立的AbClickPro是一種新型交聯(lián)劑技術(shù)，用于使用基于硫酯的無痕交聯(lián)方法進(jìn)行位點(diǎn)特異性IgG偶聯(lián)。

       該技術(shù)可用于生成具有95%收率的功能化抗體，并已用于創(chuàng)建兩種類型的接頭：可逆的T-VC-DM1和T-nc-DM1。使用該技術(shù)生成的ADC在HER2/ν陽性細(xì)胞系和異種移植小鼠模型中顯示出顯著的細(xì)胞毒 性和腫瘤抑制作用。AbClickPro為ADC治療開發(fā)中穩(wěn)健的化學(xué)、制造和控制提供了極好的機(jī)會(huì)。

       圖2 通過S到N的?；D(zhuǎn)移進(jìn)行位點(diǎn)特異性抗體-藥物共軛的策略

       圖片來源：參考資料2

       筆者順便調(diào)查了一下Aptis公司的背景：

       Abtis成立于2016年，旨在開發(fā)抗體位點(diǎn)特異性抗體藥物偶聯(lián)物(ADC)源技術(shù)，并開發(fā)ADC療法。Abtis的ADC平臺(tái)技術(shù)是一種創(chuàng)新的專有鏈接器平臺(tái)技術(shù)，在可擴(kuò)展性和CMC方面具有巨大優(yōu)勢。

       目前，Abtis正在自主構(gòu)建多種抗癌ADC管線，同時(shí)也通過開放式創(chuàng)新與多家抗體研發(fā)生物公司和藥物研發(fā)制藥公司合作開展ADC聯(lián)合研究。

       2021年1月，Abtis吸引了價(jià)值150億韓元（約8千萬人民幣）的B輪投資，并計(jì)劃借此進(jìn)一步加速ADC的開發(fā)。

       2021年12月，Aptis宣布與CDMO公司GenScript ProBio進(jìn)行合作，用于臨床前CMC開發(fā)以及ADC產(chǎn)品抗體的臨床和商業(yè)生產(chǎn)，合作開發(fā)的ADC藥物針對的靶點(diǎn)是Claudin-1。

       此蛋白是Claudin蛋白家族的重要成員，Claudin18.2主要在胃上皮細(xì)胞中表達(dá)，并在胃癌、胰 腺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌和肝癌等原發(fā)性惡性腫瘤中高度表達(dá)。

       去年11月，Aptis宣布和全球最大的CDMO公司Lonza合作，將aptis開發(fā)的“AppClick”平臺(tái)技術(shù)，納入Lonza開發(fā)抗體結(jié)合候選藥物的定制化解決方案工具箱。

       AbClick利用一種環(huán)肽與mAb的特定部位結(jié)合，由于連接劑與附近的賴氨酸建立了異肽鍵，提高了穩(wěn)定性和抗裂解性，導(dǎo)致小分子與抗體結(jié)后之后的ADC藥物更精確。

       圖3 Aptis官網(wǎng)介紹AbClick平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)

       圖片來源：官網(wǎng)截圖

       關(guān)鍵詞：PROTAC

       第二位嘉賓是來自韓國化學(xué)研究所的黃教授（Hwang Jong-yeon），他的發(fā)言主題是靶向蛋白降解（TPD）：為小分子藥物鋪平道路。

       黃博士在韓國西江大學(xué)化學(xué)研究所攻讀五年碩博課程。畢業(yè)后在美國圣裘德兒童研究醫(yī)院學(xué)習(xí)化學(xué)生物學(xué)，并在韓國巴斯德研究所學(xué)習(xí)傳染病治療兩年。2013年調(diào)入韓國化學(xué)研究所生物制藥研究本部，現(xiàn)任下一代醫(yī)學(xué)研究中心蛋白水解誘導(dǎo)劑負(fù)責(zé)人。

       他在回答觀眾關(guān)于PROTAC如何達(dá)到理想活性的提問中，強(qiáng)調(diào)了PROTAC研究時(shí)靶點(diǎn)不同，降解劑的活性會(huì)千差萬別。

       在針對A靶點(diǎn)時(shí)合成4個(gè)化合物就找到了50nM左右的苗頭化合物，而另一個(gè)靶點(diǎn)合成了超過300個(gè)protac也沒有找到低于10微摩的降解劑。所以他建議還是按照不同的靶向蛋白小分子連接長度為6個(gè)、9個(gè)、12個(gè)碳鏈的linker，再嘗試CRBN或者VHL的E3水解酶結(jié)合子，合成20個(gè)左右的protac測一批活性。如果不行建議直接放棄，換一個(gè)靶點(diǎn)。

       另外，PROTAC和分子膠水降解靶向的蛋白質(zhì)時(shí)，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中老鼠模型安全性沒問題，但在猴子模型會(huì)有毒副作用的情況也很常見，需要注意。

       黃博士最后還強(qiáng)調(diào)，近期已有研究報(bào)道了PROTAC也產(chǎn)生了耐藥性所以，對新型E3水解酶結(jié)合化合物的需求很大。

       筆者多次聆聽黃博士的PROTAC報(bào)告，每次都深入淺出，也指出目前PROTAC的種種挑戰(zhàn)，以及分子膠水的潛在機(jī)遇。

       基于蛋白質(zhì)分解靶向嵌合體（PROTAC）策略的蛋白質(zhì)降解已經(jīng)成為一種很有前途的藥物發(fā)現(xiàn)方法。PROTAC小分子降解劑通過降低疾病組織中的目標(biāo)蛋白水平，可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)小分子抑制劑更徹底的目標(biāo)抑制，預(yù)計(jì)治療效果更好。

       目前為止，已經(jīng)報(bào)道了一些類別的PROTAC AR降解劑。

       2008年，耶魯大學(xué)的PROTAC創(chuàng)始人Crews等人報(bào)道了一類AR降解劑的設(shè)計(jì)，使用配體來招募MDM2 E3連接酶。

       2017年，Naito等人報(bào)道了特異性和非遺傳性IAP依賴性蛋白清除劑（SNIPER）化合物，該化合物使用配體招募細(xì)胞凋亡蛋白抑制劑1（cIAP1）E3連接酶降解AR。Salami等人報(bào)道ARCC-4是一種強(qiáng)效的AR降解劑，通過招募VHL-1/cullin 2 E3連接酶復(fù)合物而運(yùn)作。

       王教授實(shí)驗(yàn)室報(bào)告了通過招募VHL-1/cullin 2 E3連接酶復(fù)合物發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)效AR降解劑。

       Takwale等人報(bào)告發(fā)現(xiàn)TD-802是一種有效的AR降解劑，具有良好的肝 臟微粒體穩(wěn)定性和藥代動(dòng)力學(xué)特性。來自Arvinas的科學(xué)家在專利和專利申請中披露了許多類PROTAC AR降解劑，并將ARV-110推進(jìn)到臨床開發(fā)。

       圖4 AR抑制劑和PROTAC AR降解劑

       圖片來源：韓欣博士JMC綜述論文

       關(guān)鍵詞：DEL

       第三位演講嘉賓是來自浦項(xiàng)工大的林教授（Hyun‐Suk Lim）演講主題是：基因編碼庫技術(shù)（DEL）用于藥物開發(fā)的進(jìn)展，局限性及解決方法。

       林教授是韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)（POSTECH）化學(xué)和先進(jìn)材料科學(xué)部的教授。他已經(jīng)發(fā)表了多篇關(guān)于DNA編碼的各種化合物組合庫的論文，如大環(huán)庚烷、雙環(huán)庚烷和吡咯并[2,3-d]嘧啶為核心構(gòu)建的DEL化合物庫。這些DEL庫有助于通過篩選大量具有生物目標(biāo)的分子來發(fā)現(xiàn)新型候選藥物。

       DNA編碼的組合庫是小分子的集合，這些小分子附著在編碼其化學(xué)結(jié)構(gòu)的單個(gè)DNA序列上。它們有助于通過篩選大量具有生物目標(biāo)的分子來發(fā)現(xiàn)新型候選藥物。這些分子可以通過使用與DNA兼容的化學(xué)反應(yīng)或使用天然或合成的構(gòu)件（如氨基酸或蛋白酶）來合成。

       林教授介紹說GSK公司內(nèi)部約30%的項(xiàng)目使用DEL技術(shù)來尋找潛在候選藥物。這項(xiàng)技術(shù)可以在數(shù)千萬甚至上億個(gè)化合物中找到小于1微摩的先導(dǎo)化合物，目前中國的CDMO公司包括藥名康德和成都先導(dǎo)的DEL定制服務(wù)也很有名。但DEL由于使用DNA需要在水溶液中反應(yīng)所以無法使用對水敏感的化學(xué)反應(yīng)。

       林教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于納米粒子的體系可以解決傳統(tǒng)DE化合物庫的局限性。

       筆者也調(diào)查了一些通過DNA編碼庫技術(shù)發(fā)現(xiàn)藥物的例子。

       •GSK-2256294，一種可溶性環(huán)氧化物水解酶的強(qiáng)效抑制劑，它是慢性阻塞性肺病的潛在治療藥物；

       •GSK-3326595，一種蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5的選擇性抑制劑，是一種潛在的癌癥治療藥物；

       •PF-06650833，一種白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶4的抑制劑，是治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和其他炎癥性疾病的潛在藥物；

       •PF-06747775，一種白細(xì)胞介素-4受體α的抑制劑，是一種治療哮喘和其他過敏性疾病的潛在藥物。

       另外，查爾斯河國際實(shí)驗(yàn)室和旗艦公司的先鋒藥品公司已經(jīng)達(dá)成協(xié)議，使用Logica，一個(gè)利用DNA編碼庫的人工智能平臺(tái)，來發(fā)現(xiàn)各種目標(biāo)的新型藥物。

       小   結(jié)

       PROTAC是PROteolysis TArgeting Chimera的縮寫，它是一種可以通過招募E3泛素連接酶來誘導(dǎo)目標(biāo)蛋白降解的分子。

       ADC是Antibody-Drug Conjugate的縮寫，它是一種由抗體和細(xì)胞毒 藥物連接而成的分子，可以將藥物選擇性地傳遞給表達(dá)目標(biāo)抗原的細(xì)胞。

       DEL是指DNA編碼庫，這是一種分子集合，包含連接在DNA標(biāo)簽上的小分子，這些標(biāo)簽編碼其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以使用DNA測序?qū)ι锬繕?biāo)進(jìn)行篩選。

       這些技術(shù)的市場分析是復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的，因?yàn)樗鼈內(nèi)蕴幱谠缙陂_發(fā)階段，面臨著各種挑戰(zhàn)，如特異性、穩(wěn)定性、毒 性和可擴(kuò)展性。

       這些技術(shù)的一些各自研發(fā)痛點(diǎn)是：

       為PROTAC設(shè)計(jì)尋找合適的E3連接酶和連接物；為ADC設(shè)計(jì)優(yōu)化藥物與抗體的比例和結(jié)合部位；為DEL設(shè)計(jì)開發(fā)高效的合成和篩選方法。

       解決這些問題的關(guān)鍵，筆者認(rèn)為核心還是要扎根有機(jī)合成。

       參考資料：

       1.會(huì)議資料

       https://www.ksosnet.or.kr/_files/ugd/4d1872_33d525f7892b46a5ae26bcc7a7623617.pdf

       2.ADC新進(jìn)展論文

       https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jmedchem.2c00084

       3.Aptis與Lonza合作新聞

       https://www.genengnews.com/topics/bioprocessing/antibody-drug-conjugates-form-basis-of-lonza-and-abtis-collaboration/

       4.黃教授Reseachgate頁面

       https://www.researchgate.net/profile/Jong-Yeon-Hwang

       5.TD-802雄激素受體降解劑介紹https://www.medchemexpress.com/td-802.html

       6.藥智網(wǎng)：兩次獲得諾獎(jiǎng)的“釣魚男孩”，如何從數(shù)十億分子中“釣出”新藥？