合成致死新興靶點(diǎn)——PRMT5潛力幾何？引GSK、AZ、先聲、石藥等藥企紛紛布局

       PRMT5的調(diào)控異常與很多疾病相關(guān)，目前還沒有抑制劑獲批上市，國(guó)內(nèi)外藥企紛紛布局，其中包括GSK、安進(jìn)、阿斯利康、Mirati、石藥和先聲等。

       第一代基于SAM和（或）底物進(jìn)行設(shè)計(jì)PRMT5抑制劑的毒 性較大，安全窗口窄，如目前研發(fā)進(jìn)展最快的臨床II期的GSK-3326595。

       自從第一個(gè)PRMT5-MTA復(fù)合物的抑制劑MRTX1719被報(bào)道之后，新一代PRMT5抑制劑的開發(fā)引起廣泛地關(guān)注，它們可以選擇性抑制MTAP缺失的細(xì)胞而不影響正常的細(xì)胞，提高了安全性。

       近幾年在AACR會(huì)議上PRMT5靶點(diǎn)也是一個(gè)熱門靶點(diǎn)，涉及PRMT5靶點(diǎn)的文章報(bào)道有很多，本文主要介紹一下近兩年AACR會(huì)議上報(bào)道的PRMT5抑制劑。

       PRMT5結(jié)構(gòu)與功能

       PRMT5是一種組蛋白甲基化酶，可催化精氨酸底物的對(duì)稱二甲基化（SDMA），調(diào)節(jié)多種細(xì)胞過程，如轉(zhuǎn)錄、RNA剪接、翻譯和DNA損傷反應(yīng)等。PRMT5的C端具有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ結(jié)構(gòu)域，是經(jīng)典的SAM結(jié)合蛋白；N端是TIM結(jié)構(gòu)域，在功能上具有雙重作用，在與PRMT5催化結(jié)構(gòu)域相互作用時(shí)，不僅能夠促進(jìn)PRMT5四聚體形成，還可以與MEP50相結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合物（圖1）[1]。

       圖1. PRMT5復(fù)合物結(jié)構(gòu)

       2016 年，兩篇發(fā)表在《Science》上的文章首次報(bào)道了抑制PRMT5在MTAP（甲硫腺苷磷酸化酶）缺失腫瘤中的“合成致死”效應(yīng)。MTAP是甲硫氨酸和嘌呤合成補(bǔ)救途徑中的一個(gè)關(guān)鍵基因，催化MTA（甲硫腺苷）生成甲硫氨酸，當(dāng)MTAP基因的缺失時(shí)導(dǎo)致MTA積累引發(fā)疾病。

       腫瘤抑制基因CDKN2A和MTAP基因位于chr9p21染色體上，缺失它們的患者約占全部實(shí)體瘤的15%，包括約15%的NSCLC、28%的食管癌、26%的膀胱癌和10%的食管胃癌（圖2）[2]。

       圖2. CDKN2A基因與MTAP基因位于chr9p21染色體上

       PRMT5抑制劑

       根據(jù)PRMT5的結(jié)構(gòu)，第一代PRMT5的抑制劑大多數(shù)是基于SAM和底物研發(fā)的，但是第一代抑制劑不能區(qū)分正常細(xì)胞和MTAP缺陷的腫瘤細(xì)胞，安全窗口窄，可能會(huì)限制臨床療效，如目前進(jìn)展最快的臨床II期的GSK-3326595對(duì)多種腫瘤類型均有應(yīng)答。然而，89%的參與者報(bào)告了不良事件，包括貧血、血小板減少、中性粒細(xì)胞減少和疲勞。

       自從發(fā)現(xiàn)MTAP與PRMT5合成致死之后，下一代PRMT5的開發(fā)引起廣泛關(guān)注，它們與PRMT5- MTA復(fù)合物結(jié)合，殺死缺乏MTAP的癌細(xì)胞，同時(shí)保留正常細(xì)胞。這種特性允許它們更特異性地靶向MTAP缺陷的癌細(xì)胞，并可能降低不良事件的發(fā)生率。因此，后續(xù)應(yīng)該開發(fā)更多的二代PRMT5抑制劑來治療不同類型的腫瘤，特別是MTAP缺失的腫瘤，下圖為部分在研的PRMT5抑制劑。

       圖3. 部分PRMT5抑制劑

       2022年AACR會(huì)議上

       報(bào)道的PRMT5抑制劑

       目前還沒有PRMT5的藥物被批準(zhǔn)上市，但是國(guó)內(nèi)外對(duì)于PRMT5抑制劑開發(fā)的熱情高漲，近幾年AACR會(huì)議上也有很多關(guān)于PRMT5抑制劑的信息被報(bào)道，首先讓我們回憶一下去年AACR會(huì)議上報(bào)道的那些PRMT5抑制劑。

       1   安進(jìn)：AM-9747

       去年AACR會(huì)議上安進(jìn)報(bào)道了PRMT5-MTA復(fù)合物抑制劑AM-9747，他們通過DNA編碼文庫(kù)篩選，以鑒定在MTA存在下優(yōu)先與PRMT5結(jié)合的小分子。隨后進(jìn)行優(yōu)化以提高效力、選擇性和藥代動(dòng)力學(xué)特性，從而鑒定出AM-9747（圖4）。

       圖4. AM-9747結(jié)構(gòu)式

       通過多種生物物理方法和結(jié)構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)AM-9747的MTA協(xié)同性的性質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。用AM-9747處理后，與HCT116 MTAP-WT細(xì)胞（IC50 = 50 nM）相比，HCT116 MTAP缺失細(xì)胞（IC50 = 0.2 nM）的SDMA標(biāo)記水平較低。

       在擴(kuò)增的腫瘤細(xì)胞系組中對(duì)AM-9747的分析表明，AM-9747抑制了大多數(shù)MTAP缺失細(xì)胞的增殖，對(duì)MTAP-WT細(xì)胞的影響最小[3]。

       在體內(nèi)，與HCT116 MTAP-WT異種移植物相比，口服AM-9747選擇性抑制HCT116 MTAP缺失腫瘤異種移植物中的SDMA和腫瘤生長(zhǎng)。

       2   先聲藥業(yè)：SCR-6277

       SCR-6277是由先聲藥業(yè)開發(fā)的一款高活性和高選擇性的PRMT5抑制劑，SCR-6277抑制PRMT5的IC50為1.5nM，并對(duì)其他五種甲基轉(zhuǎn)移酶亞型表現(xiàn)出高選擇性（選擇性> 1000）[4]。

       在Z-138和5637異種移植模型中，SCR-6277強(qiáng)烈抑制腫瘤生長(zhǎng)。與GSK3326595相比，SCR-6277顯示出腫瘤偏倚分布。SCR-6277在腫瘤中的暴露量比血漿中的暴露量高50倍。極高的T/P比使SCR-6277在較低的血液暴露下具有更好的抗腫瘤活性（圖5）。

       圖5. SCR-6277和GSK3326595的活性

       3   Tango：TNG908

       TNG908由Tango Therapeutics開發(fā)的一種選擇性結(jié)合PRMT5-MTA復(fù)合物抑制劑，驅(qū)動(dòng)MTAP-null癌癥中PRMT5的選擇性抑制，據(jù)推測(cè)，相對(duì)于目前臨床開發(fā)的PRMT5抑制劑，該復(fù)合物具有較大的治療指數(shù)。TNG908對(duì)MTAP-null細(xì)胞系的選擇性是同基因MTAP WT細(xì)胞系的15倍，并且在大型多樣化細(xì)胞系組合中對(duì)MTAP缺失的癌細(xì)胞系具有顯著的選擇性（圖6）[5]。

       圖6. 來自多個(gè)譜系的180種癌細(xì)胞系

       FDA于2022年1月批準(zhǔn)了TNG908的IND申請(qǐng)，并授予TNG908快速通道認(rèn)定。此外，F(xiàn)DA授予其孤兒藥稱號(hào)，用于治療惡性外周神經(jīng)鞘膜瘤（MPNST）和惡性膠質(zhì)瘤，包括膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。患者正在積極參加1/2期臨床試驗(yàn)，該公司預(yù)計(jì)將在今年提供有關(guān)該試驗(yàn)正在進(jìn)行的劑量遞增部分的最新情況，重點(diǎn)是機(jī)制驗(yàn)證。

       4   Prelude：PRT543

       PRT543是由Prelude Therapeutics研發(fā)的有效的、選擇性的和口服的PRMT5抑制劑[6]。

       有些癌細(xì)胞中攜帶剪接體因子突變，如U2小核RNA輔助因子1（U2AF1）和RNA結(jié)合基序蛋白10（RBM10）的突變，剪接體突變被認(rèn)為是PRMT5抑制劑的潛在生物標(biāo)志物。

       研究發(fā)現(xiàn)，PRT543降低了NSCLC細(xì)胞中U2AF1S34F或RBM10LOF突變DNA損傷修復(fù)相關(guān)基因（例如BRCA1、RAD51AP1、FANCA和FANCL）的表達(dá)。PRT543目前正在晚期實(shí)體瘤和血液惡性腫瘤患者的I期臨床試驗(yàn)中進(jìn)行評(píng)估（NCT03886831）。

2023年AACR會(huì)議上

       報(bào)道的PRMT5抑制劑

       1   阿斯利康：AZ-PRMT5i-1

       今年的AACR會(huì)議上，阿斯利康報(bào)道了他們新一代PRMT5-MTA復(fù)合物抑制劑AZ-PRMT5i-1，可選擇性靶向MTAP缺陷腫瘤并保留MTAP正常的組織。

       AZ-PRMT5i-1在胃源和肺源的MTAP刪除異種移植物和PDX模型中，顯示出很強(qiáng)的劑量依賴性功效，其中檢測(cè)到超過80%的腫瘤生長(zhǎng)抑制，沒有明顯的毒 性。此外，在治療的腫瘤中觀察到SDMA的相應(yīng)劑量依賴性抑制。在體外28天3D人骨髓模型中，與第一代PRMT5抑制劑相比，AZ-PRMT5i-1降低了紅系和巨核細(xì)胞譜系的毒 性（圖7）[7]。

       圖7. AZ-PRMT5i-1在胃源和肺源的MTAP刪除異種移植物和PDX模型活性

       2   Mirati：MRTX1719

       2021年AACR會(huì)議上Mirati首次報(bào)道了PRMT5-MTA復(fù)合物抑制劑——MRTX1719，可在MTAP/CDKN2A缺失的癌癥模型中選擇性地引發(fā)抗腫瘤活性，它是基于片段篩選方法發(fā)現(xiàn)的（圖8）。

       圖8. MRTX1719發(fā)現(xiàn)過程

       在今年的AACR會(huì)議上Mirati呈現(xiàn)了MRTX1719的兩份海報(bào)，其中一個(gè)介紹了MRTX1719與其它抑制劑的聯(lián)合治療，結(jié)果顯示MRTX1719與其它化合物如MRTX849（KRAS G12C）、Palbociclib（CDK4/6）、Olaparib（PARP）和Bcl-xL聯(lián)合使用顯示出增強(qiáng)的腫瘤生長(zhǎng)抑制（圖9）[8]。

       圖9. MRTX1719與其它抑制劑聯(lián)合使用活性

       另一份海報(bào)顯示了MRTX1719的臨床前活性數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示在生化活性測(cè)定和細(xì)胞活性測(cè)定中，MRTX1719對(duì)PRMT5-MTA復(fù)合體具有很好的選擇性和活性。MRTX1719在HCT116 MTAP缺失體內(nèi)腫瘤異種移植物中，呈現(xiàn)出劑量依賴性抑制腫瘤生長(zhǎng)（圖10）[9]。

       圖10. MRTX1719的臨床前活性數(shù)據(jù)

       這些數(shù)據(jù)表明，MRTX1719是一種MTA合作PRMT5抑制劑，目前正在進(jìn)行I期臨床試驗(yàn)（NCT05245500），具有成為高度未滿足醫(yī)療需求的MTAP del多種適應(yīng)癥的合成致死精準(zhǔn)藥物的潛力，無論是作為單一藥物還是與臨床上可行的其它抑制劑聯(lián)合使用。

       3   Ryvu Therapeutics的PRMT5抑制劑

       今年AACR會(huì)議上，Ryvu報(bào)道了一系列PRMT5-MTA復(fù)合物抑制劑，這些抑制劑具有良好的藥物理化性質(zhì)，并以納摩爾IC50值阻斷甲基轉(zhuǎn)移酶活性，選擇性抑制MTAP缺失細(xì)胞系[10]。

       Ryvu化合物在長(zhǎng)時(shí)間的3D培養(yǎng)中選擇性抑制MTAP缺失癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，這與細(xì)胞中PRMT5依賴性蛋白質(zhì)SDMA的抑制密切相關(guān)，選擇性超過100倍。

       這些化合物的藥物代謝及藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)良好，口服生物利用度良好，在MTAP缺失腫瘤異種移植小鼠中顯示了腫瘤生長(zhǎng)活性抑制，并伴有靶近端PD生物標(biāo)志物的顯著抑制。

       4   賽嵐醫(yī)藥：CTS3157

       CTS3157是由賽嵐醫(yī)藥研發(fā)的口服生物可利用的小分子PRMT5-MTA復(fù)合物抑制劑。CTS3157表現(xiàn)出有效的PRMT5抑制作用：抑制SDMA和選擇性抑制MTAP缺失細(xì)胞系的細(xì)胞生長(zhǎng)[11]。

       此外，CTS3157系列化合物在多個(gè)譜系的MTAP null人腫瘤細(xì)胞系中，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的細(xì)胞生長(zhǎng)抑制作用。在體內(nèi)，CTS3157在MTAP缺失的異種移植模型中每天口服一次后，顯示出有效的抗腫瘤反應(yīng)?？鼓[瘤活性與PRMT5調(diào)節(jié)相關(guān)，通過降低SDMA水平來測(cè)量。

       小   結(jié)

       PRMT5是一種組蛋白甲基化酶，最早是作為表觀遺傳學(xué)靶點(diǎn)來開發(fā)的，然而開發(fā)的第一代PRMT5抑制劑毒 性大、安全窗口窄。后來人們發(fā)現(xiàn)PRMT5與MTAP可以達(dá)到合成致死效果，MTAP缺失的腫瘤會(huì)導(dǎo)致MTA積累，MTA代替SAM結(jié)合到PRMT5蛋白上，并阻止PRMT5發(fā)揮其功能，導(dǎo)致其下游SDMA降低，引發(fā)一系列疾病。

       基于此，人們開發(fā)新一代靶向PRMT5-MTA抑制劑，可以選擇性抑制MTAP基因缺失的腫瘤細(xì)胞而不影響正常細(xì)胞，提高安全性。臨床在研活躍狀態(tài)的很多都是新一代PRMT5抑制劑，如MRTX1719、AMG-193和TNG908等。

       目前還沒有PRMT5抑制劑被批準(zhǔn)上市，相信隨著人們的努力，不久的將來肯定會(huì)有PRMT5藥物獲批上市，造福患者。

       參考資料：

       1. Meng-Chiao Ho, Carola Wilczek, Jeffrey B Bonanno, Li Xing, Janina Seznec, Tsutomu Matsui, Lester G Carter, Takashi Onikubo, P Rajesh Kumar, Man K Chan, Michael Brenowitz, R Holland Cheng, Ulf Reimer, Steven C Almo, David Shechter, Structure of the arginine methyltransferase PRMT5-MEP50 reveals a mechanism for substrate specificity, PLoS One, 2013;8(2):e57008.

       2. PRMT5 & Cancer (bpsbioscience.com)

       3. Abstract 1807: The discovery and preclinical characterization of the MTA cooperative PRMT5 inhibitor AM-9747 | Cancer Research | American Association for Cancer Research (aacrjournals.org)

       4. Abstract 2157: SCR-6277, a potent and high selective arginine methyltransferase 5 (PRMT5) inhibitor with high tumor/plasma distribution ratio demonstrated robust anti-tumor activities and decreased hematological toxicities | Cancer Research | American Association for Cancer Research (aacrjournals.org)

       5. Abstract 3941: TNG908 is an MTAPnull-selective PRMT5 inhibitor that drives tumor regressions in MTAP-deleted xenograft models across multiple histologies | Cancer Research | American Association for Cancer Research (aacrjournals.org)

       6. Abstract 2159: PRMT5 inhibitor PRT543 displays potent antitumor activity in U2AF1S34F and RBM10LOF spliceosome-mutant non-small cell lung cancer in vitro and in vivo | Cancer Research | American Association for Cancer Research (aacrjournals.org)

       7. Abstract 6272: AZ-PRMT5i-1: A potent MTAP-selective PRMT5 inhibitor with pharmacodynamic and monotherapy anti-tumor activity in MTAP-deleted tumours | Cancer Research | American Association for Cancer Research (aacrjournals.org)

       8. Identification of Mechanism-based Combination Targets Effective with the MTA-cooperative PRMT5 Inhibitor MRTX1719 for the Treatment of MTAP Deleted Cancers | Mirati Therapeutics, Inc.

       9. MRTX1719, an MTA-cooperative PRMT5 Inhibitor, Stabilizes the Ternary PRMT5-MTA Complex and Leads to Synthetic Lethality in MTAP deleted Cancers | Mirati Therapeutics, Inc.

       10. Abstract 449: Discovery of novel MTA-cooperative PRMT5 inhibitors as targeted therapeutics for MTAP-deleted cancers | Cancer Research | American Association for Cancer Research (aacrjournals.org)

       11. Abstract 6273: CTS3157, a novel MTA-cooperative PRMT5 inhibitor for targeting MTAP-deleted human tumors | Cancer Research | American Association for Cancer Research (aacrjournals.org)