蛋白降解劑新篇章：2023年6大創(chuàng)新靶點臨床進(jìn)展深度解析（上）

       藥物研發(fā)的新趨勢正在向著精準(zhǔn)醫(yī)療傾斜，即開發(fā)出選擇性更強(qiáng)、針對性更明確的治療藥物。在這一過程中，眾多企業(yè)紛紛投入巨資生產(chǎn)新藥，但關(guān)鍵在于這些新藥能否提供與現(xiàn)有藥物不同的新機(jī)制，新療效。這種差異化是它們成功與否的決定因素。具體來說，在藥效、表觀遺傳調(diào)控、安全性等關(guān)鍵領(lǐng)域中創(chuàng)造出獨特的治療方案尤為重要。筆者深信，這三個領(lǐng)域至關(guān)重要，而且，無論是我們這些致力于藥物開發(fā)的研究人員，還是醫(yī)療領(lǐng)域的臨床專家，我們的終 極使命都是共同探索和創(chuàng)造更好的治療方法，以便為社會帶來更多的福祉。這是我們的共同追求，也是我們不懈努力的方向。

       PROTAC（蛋白質(zhì)降解靶向嵌合體）就是一種新的治療方法。與傳統(tǒng)的抑制靶蛋白的靶向藥物機(jī)制有所不同，PROTAC通過選擇性降解病因蛋白質(zhì)來發(fā)揮作用，為精準(zhǔn)醫(yī)療開辟了新領(lǐng)域，可能解決當(dāng)前癌癥治療的局限性。

       PROTAC的特點和重要性

       大約85%的蛋白質(zhì)屬于難以靶向的類別，針對這85%難以靶向的蛋白質(zhì)，已經(jīng)出現(xiàn)了多種不同的靶向方法，其中蛋白質(zhì)降解就是一個新策略。

       去年筆者已經(jīng)對分子膠和PROTAC的總體概念做了介紹（年度盤點：2022年分子膠降解劑波瀾壯闊的一年），今年很多臨床試驗有了新進(jìn)展，結(jié)果有喜有淚。本文將結(jié)合各公司公布的臨床研究進(jìn)展，對PROTAC藥物再次進(jìn)行梳理。

       和傳統(tǒng)靶向致病蛋白的小分子抑制劑不同，利用細(xì)胞內(nèi)垃圾回收系統(tǒng)誘導(dǎo)目標(biāo)蛋白降解是一種新興技術(shù)，它可以像掃地機(jī)器人一樣清除人體內(nèi)不需要的蛋白質(zhì)。想象一下，有些蛋白質(zhì)就像壞了的機(jī)器零件，如果不清理掉，可能會引發(fā)疾病。

       PROTAC和分子膠水（MGD）這兩種“掃地機(jī)器人”通過不同的方式抓住這些壞零件，然后標(biāo)記它們，讓細(xì)胞的清潔系統(tǒng)知道要將它們處理掉。

       PROTAC是一種特別聰明的工具，它可以同時抓住壞零件和清潔系統(tǒng)，把它們拉到一起，確保壞零件被及時處理。PROTACs或者分子膠可促使目標(biāo)蛋白（POI）與E3泛素連接酶復(fù)合體靠得更近，形成三元復(fù)合物并轉(zhuǎn)移泛素分子。多泛素化標(biāo)記的目標(biāo)蛋白就會被送至蛋白酶體并隨后降解。PROTAC的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中一端連接我們想要降解的蛋白質(zhì)，通過一定長度的碳鏈連接到可以結(jié)合E3水解酶的化合物上，形成雙節(jié)棍的結(jié)構(gòu)。這種化學(xué)結(jié)構(gòu)能從兩側(cè)吸引蛋白質(zhì)，引發(fā)泛素化并促使其降解，這就是PROTAC的工作機(jī)制。

       圖1 PROTACs與分子膠作用機(jī)理的示意圖

       圖片來源：參考論文2

       相比之下，分子膠（Molecular glue）分子量和傳統(tǒng)小分子藥物類似，比如沙利度胺，雖然沒有雙節(jié)棍式的結(jié)構(gòu)，但也能直接引發(fā)蛋白質(zhì)間的相互作用。因此，它們以相似的方式引發(fā)泛素化和蛋白質(zhì)降解。從廣義上來看，PROTAC也屬于分子膠，不過分子膠可遇不可求，但是一旦確認(rèn)分子膠結(jié)構(gòu)后成藥性合成難度都是比PROTAC更有優(yōu)勢。

       降解劑熱門靶點和臨床進(jìn)展

       下圖總結(jié)了適合通過靶向蛋白降解進(jìn)行治療的靶標(biāo)。圖中的圓圈分為六個部分，每個部分代表了一個與PROTAC目標(biāo)相關(guān)的關(guān)鍵領(lǐng)域：耐藥性突變、傳統(tǒng)無法成藥的轉(zhuǎn)錄蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白以及基因擴(kuò)增/過表達(dá)等。每個領(lǐng)域旁邊都列出了相關(guān)降解劑的在研管線，包括Nurix公司的BTK蛋白降解劑、Arvinas公司的Tau蛋白、轉(zhuǎn)錄因子，諾華的TEAD和Arvinas的BCL6、C4公司的BRAF、Prelude公司的SMARCA2降解劑以及Kymera公司的IRAK4蛋白。

       圖2 六大類適合降解劑開發(fā)的靶點蛋白

       圖片來源：根據(jù)參考資料6整理

       AR/ER降解劑

       2013年耶魯大學(xué)的Crews教授創(chuàng)立了第一家專注于PROTAC藥物開發(fā)的Arvinas公司，2018年和19年用于治療前列腺癌的雄性荷爾蒙受體（AR）降解劑ARV-110（bavdegalutamide）和降解雌激素受體（ER）的ARV-471乳腺癌的PROTAC藥物分別進(jìn)入臨床1期。ARV-471正在臨床3期試驗，預(yù)計2024年將會發(fā)布正面結(jié)果。

       另外用于治療耐藥前列腺癌的第二代 AR 雙功能降解劑ARV-766也正在臨床2期試驗中。ARV-766與前身ARV-110相比，經(jīng)過優(yōu)化，具有更廣泛的基因型覆蓋范圍和更高的化學(xué)穩(wěn)定性。在最近的一項試驗中，42% 的 AR 配體結(jié)合域突變患者根據(jù)前列腺抗原水平獲得了顯著的反應(yīng)。

       圖3 PROTAC的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

       圖片來源：參考資料2

       BRD降解劑

       除了AR和ER之外，BRDs（溴結(jié)構(gòu)域蛋白）這個和癌癥相關(guān)的表觀基因?qū)W靶點也在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界備受關(guān)注。目前，已有多種BRDs抑制劑進(jìn)入針對各類癌癥的早期臨床試驗。然而，這些抑制劑在臨床中展現(xiàn)的抗腫瘤效果有限，這促使研究者尋找新的治療策略——BRD降解劑。

       臨床前研究表明，抑制和降解BRDs會導(dǎo)致完全不同的細(xì)胞命運和生物學(xué)效應(yīng)。與傳統(tǒng)抑制劑相比，BRDs PROTACs展現(xiàn)出幾個顯著特點，包括更高的選擇性和特異性、克服耐藥性、消除激酶的功能以及快速、可逆地敲低靶點蛋白。例如，BRDs PROTACs（如dBET1/dBET6、ARV-825/ARV-771等）在調(diào)節(jié)基因表達(dá)（如c-MYC）上比傳統(tǒng)BRD抑制劑更有效。這在實體瘤和血液惡性腫瘤的臨床前模型中導(dǎo)致顯著的細(xì)胞生長抑制和細(xì)胞凋亡。

       和傳統(tǒng)小分子抑制劑的作用機(jī)理非常不同導(dǎo)致PROTAC在極低濃度下可以相對持久地發(fā)揮更好的療效。如下圖中的靶向BRD4的PROTAC為例，與傳統(tǒng)BRD4抑制劑相比，BRD4降解劑的DC50濃度低于1nM的比比皆是大部分都接近pM。

       圖4 BRD4降解劑代表結(jié)構(gòu)及活性

       （紅色為結(jié)合BRD4的彈頭，藍(lán)色為結(jié)合E3降解酶的化合物）

       圖片來源：參考論文3

       同屬BRD家族的BRD9也是降解劑藥物的一個熱門靶點。C4公司通過多輪優(yōu)化將他們公司的口服BRD9降解劑CFT8634推向了1期臨床。如下圖所示，CFT8634將柔性碳鏈優(yōu)化為成藥性更好的剛性連接子，此外還采用了新型的沙利度胺衍生物作為E3泛素連接酶的結(jié)合配體。不過根據(jù)官網(wǎng)公告，C4公司宣布由于臨床數(shù)據(jù)BRD9 降解并沒有對多發(fā)性骨髓瘤患者產(chǎn)生足夠的療效，這款藥物終止了開發(fā)。（參考資料3）

       圖5 BRD9降解劑CFT8634

       圖片來源：C4官網(wǎng)

       BTK降解劑NX-5948

       首先簡單地介紹一下為什么要開發(fā)BTK降解劑NX-5948。

       想象一下，我們的身體就像一個復(fù)雜的城市，在這個城市里，有一種叫做BTK的蛋白質(zhì)，它就像一個交通指揮官，控制著B細(xì)胞（一種重要的免疫細(xì)胞）的行動。但有時候，這個指揮官會出錯，導(dǎo)致一些疾病，比如某些類型的癌癥和自身免疫性疾病。這時，NX-5948就像是一個專門的“調(diào)解者”，它能夠找到這個出錯的指揮官（BTK蛋白質(zhì)），并讓它“退休”（也就是降解掉）。這樣，就能幫助治療那些因為BTK出錯而引起的疾病，比如慢性淋巴細(xì)胞白血病和非霍奇金淋巴瘤。

       除了癌癥，NX-5948還在實驗室里對付另一個壞蛋——類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。在小鼠的實驗中，它顯示出了希望的跡象，能減輕炎癥和關(guān)節(jié)損傷，這意味著它未來可能幫助那些患有類似疾病的人們。

       圖6 Nurix官網(wǎng)海報公布的BTK降解劑機(jī)理

       圖片來源：參考資料7

       NX-5948由Nurix Therapeutics公司開發(fā)，是從NX-0492通過對CRBN binder和Warhead部分不斷優(yōu)化得到的，具有更加穩(wěn)定的構(gòu)型。

       圖7 從NRX-0492改造得到NX-2127再進(jìn)一步對E3水解酶結(jié)合小分子的改造獲得了NX-5948

       圖片來源：Nurix公司官網(wǎng)

       NX-5948主要被用于治療多種免疫炎癥性疾病，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。它在臨床前研究中顯示出顯著效果，能夠降低大腦中TMD8腫瘤細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中的BTK蛋白水平。

       圖8 NX-5948在細(xì)胞和各種動物模型中的活性和藥代學(xué)特性

       圖片來源：參考資料7

       最近在ASH會議上，Nurix發(fā)布了關(guān)于NX-5948的1a/1b期臨床試驗的數(shù)據(jù)。該試驗評估了NX-5948作為口服藥物在B細(xì)胞惡性腫瘤患者中的劑量效應(yīng)。研究結(jié)果表明，NX-5948具有劑量依賴性藥代動力學(xué)特性，能夠在患者中快速、穩(wěn)健地降解BTK蛋白。

       圖9 NX-5948臨床結(jié)果

       圖片來源：Nurix公司官網(wǎng)

       NX-5948的創(chuàng)新機(jī)制在于其誘導(dǎo)BTK的野生型和突變型降解的能力，有可能克服與傳統(tǒng)BTK抑制劑相關(guān)的耐藥性和不耐受性問題。此外，在膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎（CIA）小鼠模型中，NX-5948顯示出了有希望的預(yù)臨床活性。CIA是一種廣泛認(rèn)可的類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）模型。在這個模型中，NX-5948減輕了關(guān)節(jié)炎癥狀，并減少了炎癥和關(guān)節(jié)損傷，表明其在治療自身免疫性疾病方面的潛力。

       除了上文所述靶點，下篇筆者將繼續(xù)介紹BRAF降解劑、SMARCA2降解劑，以及結(jié)合了抗體藥物偶聯(lián)物（ADCs）和蛋白質(zhì)降解技術(shù)兩大技術(shù)的創(chuàng)新療法——DAC（降解劑-抗體偶聯(lián)物），歡迎繼續(xù)關(guān)注～