治療脫發(fā)！浙大團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)新型局部給藥的PROTAC降解劑

       “解決脫發(fā)問(wèn)題可能比脫單、脫貧還要困難”這可能是廣大脫發(fā)患者的心聲。脫發(fā)已成為嚴(yán)重影響人正常生活的一大重要因素，脫發(fā)不僅影響人們的外在形象，也讓其深受生理與心理雙重壓力煎熬。

       根據(jù)《2023年國(guó)民防疫及免疫消費(fèi)者洞察報(bào)告》顯示，我國(guó)有超過(guò)2.5億人飽受脫發(fā)困擾，約占總?cè)丝诘?2.9%。其中男性脫發(fā)人群大約為1.6億，女性脫發(fā)約0.9億人。脫發(fā)人群不僅基數(shù)龐大，且呈現(xiàn)出越來(lái)越年輕化的趨勢(shì)，其中26-30歲是脫發(fā)的“高發(fā)”年齡段。

圖1. 脫發(fā)困擾及人群占比情況，來(lái)源：《2023脫發(fā)人群及防脫消費(fèi)報(bào)告》

       雄脫及治療方法

       在眾多脫發(fā)類(lèi)型中，雄激素性脫發(fā)（AGA）又稱為脂溢性脫發(fā)，是導(dǎo)致脫發(fā)最常見(jiàn)的原因。其病理原因復(fù)雜，雄激素功能異常與之密切相關(guān)。

       目前，市場(chǎng)上解決雄激素性脫發(fā)問(wèn)題主要有三種方法：

       藥物治療

       目前，有兩種獲美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)用于治療雄激素性脫發(fā)的藥物：外用米諾地爾和口服非那雄胺。但這兩種藥物在治療過(guò)程中存在一些嚴(yán)重的副作用。例如，外用米諾地爾會(huì)導(dǎo)致瘙癢、皮膚干燥、接觸性皮炎以及面部多毛癥，而口服非那雄胺會(huì)引發(fā)情緒障礙和性功能障礙。

       納米微針治療

       納米微針主要問(wèn)題是成本高昂、患者依從性差。

       植發(fā)

       植發(fā)的主要問(wèn)題是拆東墻補(bǔ)西墻，移植毛囊存活率低，持久性差，而且成本高昂，選擇人群較少。

       AR PROTAC的探索之路

       雄激素受體（AR）是類(lèi)固醇激素核受體家族中的一員。它是一種依賴配體的轉(zhuǎn)錄因子，能夠調(diào)控下游特定基因的表達(dá)。當(dāng)睪 酮經(jīng)5α-還原酶還原為5α-二氫睪 酮（DHT）后，DHT可與雄激素受體結(jié)合并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，進(jìn)而調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)。

       值得注意的是，據(jù)報(bào)道，雄激素性脫發(fā)（AGA）患者禿發(fā)頭皮的毛乳頭細(xì)胞（DPCs）中雄激素受體的表達(dá)顯著增加，導(dǎo)致其對(duì)雄激素的敏感性增強(qiáng)。隨后，諸如Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路等下游信號(hào)通路以及生長(zhǎng)因子會(huì)被異常激活，從而致使變細(xì)毛發(fā)逐漸微小化以及生長(zhǎng)期縮短，最終抑制毛發(fā)生長(zhǎng)。使用siRNA能夠有效下調(diào)雄激素受體蛋白的表達(dá)，并調(diào)節(jié)多種旁分泌因子的水平，最終成功促進(jìn)雄激素性脫發(fā)小鼠模型中的毛發(fā)再生。這些研究結(jié)果表明，雄激素受體有望成為雄激素性脫發(fā)治療的一個(gè)潛在治療靶點(diǎn)。

       PROTAC是一種異雙功能分子，由靶蛋白（POI）配體、E3泛素連接酶配體以及將它們共價(jià)連接的linker組成，它能利用泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）通過(guò)降解靶蛋白來(lái)有效治療疾病。由于其具備克服耐藥性、防止疾病復(fù)發(fā)以及提高療效的獨(dú)特能力，PROTAC策略作為解決包括雄激素受體（AR）拮抗劑在內(nèi)的傳統(tǒng)抑制劑局限性的一種方式，受到了廣泛關(guān)注。

圖2. PROTAC作用機(jī)制

       2023年高建青團(tuán)隊(duì)報(bào)道了首個(gè)具有已知結(jié)構(gòu)的雄激素受體（AR）蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC）降解劑TJA-107的研發(fā)，用于治療雄激素性脫發(fā)（AGA）。通過(guò)微針單次局部施用TJA-107，就足以有效治療雄激素性脫發(fā)并減少其復(fù)發(fā)情況。

       然而，TJA-107本身展現(xiàn)出了不理想的皮膚滯留特性。研究發(fā)現(xiàn)，以往通過(guò)酊劑進(jìn)行的傳統(tǒng)無(wú)創(chuàng)局部給藥方式使用TJA-107并不能誘導(dǎo)毛發(fā)再生。對(duì)于雄激素性脫發(fā)的治療而言，局部給藥能夠減少與口服藥物相關(guān)的全身性副作用。

圖3. 已發(fā)表的AR PROTAC分子

       無(wú)創(chuàng)給藥方法可保持皮膚結(jié)構(gòu)的完整性，并能提高患者的依從性。然而，目前尚無(wú)關(guān)于可用于雄激素性脫發(fā)（AGA）局部治療的無(wú)創(chuàng)雄激素受體（AR）蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC）的相關(guān)報(bào)道。因此，提高AR PROTAC的皮膚滯留能力，開(kāi)發(fā)出適合無(wú)創(chuàng)局部給藥的治療方法，對(duì)于AGA的治療將具有重要意義。

       浙大團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出新型AR PROTAC

       基于此，浙江大學(xué)高建青、董曉武團(tuán)隊(duì)探究了雄激素受體（AR）蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC）中不同連接子和E3配體對(duì)皮膚滯留特性及降解效力的影響。其中，化合物C6被發(fā)現(xiàn)具有出色的皮膚滯留特性，以及納摩爾水平的雄激素受體降解能力。通過(guò)降解雄激素受體，化合物C6調(diào)節(jié)了與雄激素性脫發(fā)（AGA）相關(guān)的下游旁分泌因子的表達(dá)水平。

       此外，在無(wú)創(chuàng)局部應(yīng)用后，化合物C6展現(xiàn)出了優(yōu)異的皮膚蓄積性，并在雄激素性脫發(fā)小鼠模型中實(shí)現(xiàn)了毛發(fā)再生?？傮w而言，無(wú)創(chuàng)性化合物C6的研發(fā)為雄激素性脫發(fā)的治療提供了一種很有前景的新策略，也凸顯了運(yùn)用蛋白靶向降解嵌合體來(lái)治療其他皮膚疾病的潛力。

圖4. 高建青、董曉武團(tuán)隊(duì)新發(fā)表J. Med. Chem.

       作者首先選擇100種模型化合物，預(yù)測(cè)其與皮膚滯留相關(guān)的參數(shù)（logKp、clogP、tPSA、MW、HBA、HBD），篩選出16種進(jìn)行大鼠皮膚滯留實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)含苯甲酰胺類(lèi)似物E3配體的化合物皮膚滯留率較好，適當(dāng)增加連接子環(huán)張力或減少氮原子數(shù)可提高皮膚滯留能力。

圖5. 與皮膚滯留相關(guān)的參數(shù)探究

       基于模型化合物研究結(jié)果，對(duì)AR PROTACs進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，合成B1-B6和C1-C7系列化合物，評(píng)估其皮膚滯留率和降解活性，發(fā)現(xiàn)C6具有較好的皮膚滯留特性和降解活性，其DC50值為262.38 nM，皮膚滯留率為2.48%±0.01%。

圖6. 皮膚滯留特性和降解活性探究

       1體外實(shí)驗(yàn)

       用睪 酮刺激人真皮乳頭細(xì)胞（HDPCs）模擬AGA，通過(guò)Western blot和ELISA檢測(cè)C6對(duì)AR蛋白及下游旁分泌因子（如TGF - β1、β - catenin）水平的影響，發(fā)現(xiàn)C6可有效降解AR蛋白并調(diào)節(jié)旁分泌因子水平。

       2體內(nèi)實(shí)驗(yàn)

       藥代動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)：將C6溶解后涂抹于ICR小鼠剃毛背部皮膚，不同時(shí)間點(diǎn)收集皮膚、血漿和器官組織，用LCMS/MS測(cè)量藥物濃度，發(fā)現(xiàn)C6在皮膚中具有良好的滯留特性，皮膚中藥物濃度顯著高于血漿和其他組織。

       AGA小鼠模型實(shí)驗(yàn)：用0.2%睪 酮溶液處理C57BL/6小鼠建立AGA模型，分別用5%米諾地爾溶液、0.1% C6溶液和0.4% C6溶液處理，觀察毛發(fā)再生情況，發(fā)現(xiàn)0.4% C6組毛發(fā)再生效果與5%米諾地爾組相當(dāng)，且C6可通過(guò)降解AR蛋白、調(diào)節(jié)下游信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)毛發(fā)再生。

       小 結(jié)

       浙江大學(xué)高建青、董曉武團(tuán)隊(duì)探究了雄激素受體（AR）蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC）中不同連接子和E3配體對(duì)皮膚滯留特性及降解效力的影響，通過(guò)降解雄激素受體，C6調(diào)節(jié)了與雄激素性脫發(fā)（AGA）相關(guān)的下游旁分泌因子的表達(dá)水平。

       無(wú)創(chuàng)性化合物C6的研發(fā)為雄激素性脫發(fā)（AGA）治療提供了一種頗具前景的新方法。未來(lái)，結(jié)構(gòu)性的表征策略有望開(kāi)發(fā)具有良好皮膚保留性的靶蛋白的PROTACs屬性的蛋白，為各種脫發(fā)提供新的治療選擇。

       參考文獻(xiàn)：

       1）Strategies toward Discovery of Potent and Orally Bioavailable Proteolysis Targeting Chimera Degraders of Androgen Receptor for the Treatment of Prostate Cancer. J. Med. Chem. 2021, 64 (17), 12831?12854.

       2) Discovery of ARD-2585 as an Exceptionally Potent and Orally Active PROTAC Degrader of Androgen Receptor for the Treatment of Advanced Prostate Cancer. J. Med. Chem. 2021, 64 (18), 13487?13509.

       3) PROTAC Degraders of Androgen Receptor-Integrated Dissolving Microneedles for Androgenetic Alopecia and Recrudescence Treatment via Single Topical Administration. Small Methods 2023, 7 (1), No. 2201293

       4) Discovery of a Novel Non-invasive AR PROTAC Degrader for the Topical Treatment of Androgenetic Alopecia. J. Med. Chem. 2024. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.4c02226.