KT-253

近日，知名药物化学家密歇根大学王少萌团队在国际权威药物化学期刊《Journal of Medicinal Chemistry》上发表了一篇题为“MD-4251：一类FIC口服MDM2降解剂，单剂量给药即可诱导肿瘤完全消退”的研究论文。该研究报道了一种新型口服MDM2降解剂MD-4251，通过诱导MDM2蛋白的降解，激活p53信号通路，并在单剂量给药的情况下实现了肿瘤的完全消退。这一成果不仅为癌症治疗提供了新的策略，也为口服蛋白降解剂的开发提供了重要参考。一分钟速览研究背景MDM2是p53蛋白的主要负向调控因子，其异常表达与多种癌症的发生发展密切相关。传统的小分子MDM2抑制剂虽然在临床试验中取得了一定进展，但由于MDM2蛋白水平的上调，导致治疗效果受限且副作用增加。因此，开发新型MDM2靶向药物成为癌症治疗的重要方向。王少萌团队利用PROTAC（蛋白降解靶向嵌合体）技术，设计并合成了一系列MDM2降解剂，并最终发现了MD-4251这一具有口服活性的MDM2降解剂。重点内容研究结果表明，MD-4251在体外实验中能够快速且高效地降解MDM2蛋白，其半数降解浓度（DC50）仅为0.2 nM，最大降解率（Dmax）可达96%。在体内实验中，单次口服给药即可实现MDM2的持续耗竭，并诱导p53的激活，进而实现肿瘤的完全消退。此外，MD-4251还具有良好的口服生物利用度和代谢稳定性，且无明显的细胞色素P450（CYP）或hERG抑制作用，显示出优异的药物代谢和药代动力学（DMPK）特性。研究总结该研究不仅为MDM2靶向治疗提供了新的策略，还为口服蛋白降解剂的开发提供了重要的理论依据和实践参考。MD-4251的成功开发，有望为癌症治疗带来新的突破，特别是在提高治疗效果和降低副作用方面具有重要意义。图片来源：ACS详细阅读01Background研究背景p53与MDM2在癌症治疗中的关键作用及MDM2降解剂的开发背景p53是一种重要的肿瘤抑制因子和转录因子，因其在细胞周期阻滞、DNA修复、细胞衰老、凋亡和免疫反应等过程中的关键作用，被誉为“基因组的守护者”。然而，在大约50%的人类癌症中，p53基因发生突变，导致其肿瘤抑制功能丧失。在另一半癌症中，尽管p53保持野生型状态，但其功能常被MDM2蛋白抑制。MDM2是野生型p53的主要抑制因子，通过直接的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）抑制p53的功能。因此，开发小分子抑制剂阻断MDM2-p53相互作用成为过去20年癌症治疗的重要策略。尽管已有多种MDM2抑制剂进入临床试验，但这些抑制剂存在一些局限性，例如在p53野生型细胞中诱导MDM2蛋白水平显著上调，限制了p53的激活和治疗效果，并可能因MDM2的致癌活性引发不良副作用。此外，频繁给药的需求增加了对骨髓增殖细胞的毒性，并可能导致耐药肿瘤细胞的出现。为了克服这些限制，研究者们提出了利用PROTAC技术诱导MDM2降解的新策略。PROTAC技术通过利用细胞内的泛素-蛋白酶体系统，特异性地降解目标蛋白，从而避免了传统抑制剂的局限性。开发口服有效的MDM2降解剂具有诸多优势：一是能够灵活调整给药频率以实现最佳疗效并最小化副作用；二是相比静脉注射，口服给药对患者更为方便；三是鉴于许多新型抗癌药物需要与其他抗癌药物联合使用以克服单一药物的耐药性，且目前已有更多口服抗癌药物被开发，因此口服MDM2降解剂有望用于人类癌症的全口服联合治疗。王少萌团队在此基础上开发了MD-4251，这是一种新型的口服MDM2降解剂，能够有效诱导MDM2降解，激活p53，并在单剂量给药的情况下实现肿瘤的完全消退。图片来源：ACS02Drug Design药物设计①MDM2降解剂的治疗潜力及口服化的重要性王少萌课题组首次报道了高效且效力显著的MDM2降解剂MD-224，并进一步优化得到MD-265，后者在RS4;11急性白血病异种移植模型中通过每周三次静脉注射可实现完全肿瘤消退，并显著提高小鼠生存率。近期，Kymera Therapeutics报道的KT-253也显示出对急性白血病的完全响应且患者耐受性良好，已进入治疗人类癌症的I期临床试验。然而，MD-224、MD-265以及KT-253等MDM2降解剂的一个主要限制是口服生物利用度差，这阻碍了它们作为口服药物的临床开发。②选择E3泛素连接酶和优化连接子开发口服MDM2降解剂在设计PROTAC降解剂时，选择合适的E3泛素连接酶是成功的关键因素之一。多种E3泛素连接酶，如VHL1/cullin 2、MDM2、IAP和cereblon/cullin 4A，已被广泛用于设计高效的PROTAC降解剂。然而，由于其低分子量、优良的物理化学性质以及口服生物利用度，cereblon/cullin 4A的配体在设计口服PROTAC降解剂方面具有显著优势。事实上，所有进入临床开发的口服PROTAC降解剂都是基于cereblon配体开发的。为了开发口服MDM2降解剂，研究团队选择了cereblon配体和高亲和力的MDM2抑制剂。在对MD-265和KT-253进行药代动力学研究时发现，它们的口服生物利用度较低，分别为0.9%和1.9%。此外，连接子在PROTAC降解剂分子中对降解效力、效率和口服生物利用度起着关键作用。因此，研究团队首先专注于优化MD-265的连接子，以提高其口服生物利用度和降解效力。研究团队通过评估MDM2降解剂在RS4;11细胞系中的细胞生长抑制活性来间接反映其MDM2降解能力，因为MDM2蛋白水平较低，直接测定降解程度具有挑战性。他们发现，将MD-265连接子中的酰胺键替换为氨基后得到的MD-6125，在RS4;11细胞系中具有3 nM的IC50值，而在携带突变p53的RS4;11/IRMI2细胞系中IC50值大于1000 nM，表明该化合物对野生型p53具有选择性，且不作为GSPT1降解剂发挥作用。进一步通过缩短连接子长度得到的MD-6123和MD-6124活性降低，IC50值在17.7−21 nM之间。此外，改变连接子在cereblon配体苯环上的连接位置，从4位改为5位后得到的MD-6126和MD-6112，其IC50值分别为1 nM和4.7 nM，活性显著提高。研究还表明，使用沙利度胺基cereblon配体的MD-6128相较于使用来那度胺基配体的MD-6126，口服生物利用度更好，但活性降低了14倍。这些结果表明，连接子的结构和连接位置对MDM2降解剂的活性和选择性至关重要。研究团队对MD-6126进行了药代动力学（PK）评估，发现其在小鼠中的口服生物利用度达到了11.4%，显著高于MD-265和KT-253的1%−2%。受此鼓舞，他们进一步合成了多种新型MDM2降解剂，使用不同的cereblon配体进行优化。其中，MD-6118表现较弱，IC50值大于100 nM；而MD-6120、MD-6134和MD-4097则表现出较强的活性，IC50值在4.0−6.3 nM之间。特别地，MD-4099的IC50值仅为0.08 nM，比MD-265强12倍，成为一种极为有效的MDM2降解剂。然而，对MD-4099的cereblon配体进行氮插入改造得到的MD-6135活性大幅降低，IC50值为4.3 nM。基于MD-4099的出色细胞活性，团队对其进行了药代动力学评估，发现其具有良好的静脉给药药代动力学特性，口服生物利用度为14%。进一步优化MD-4099的连接子结构，得到了MD-5040、MD-4264、MD-4265、MD-4251和MD-4252等化合物。其中，MD-4251表现出最佳的口服药代动力学特性，口服剂量为3 mg/kg时，其Cmax达到1157 ng/mL，AUC0−24h为20,658 h·ng/mL，口服生物利用度高达39%，显示出优异的口服吸收能力。图片来源：ACS03In vitro In Vivo体内外评价①MD-4251的代谢稳定性与安全性评估研究团队对MD-4251进行了微粒体和血浆稳定性测试，以及细胞色素P450（CYP）和hERG抑制作用的评估。结果显示，MD-4251在人类、小鼠、大鼠、狗和猴这五种物种中均表现出优异的微粒体稳定性（半衰期T1/2大于60分钟），并且在相同物种的血浆中也显示出良好的稳定性（T1/2大于60分钟）。此外，MD-4251在高达10 μM的浓度下对所有测试的CYP同工酶均无显著抑制作用，且对hERG通道的抑制作用不显著（IC50大于10 μM）。因此，MD-4251在药物代谢和安全性方面均无明显风险。图片来源：ACS②MD-4251的体外进一步评估研究团队进一步评估了MD-4251在体外的活性和作用机制。实验数据显示，MD-4251在RS4;11细胞系中诱导MDM2蛋白降解的半数有效浓度（DC50）为0.2 nM，最大降解率（Dmax）为96%，且仅需2小时处理时间。MD-4251能够显著降低MDM2蛋白水平，同时伴随p53蛋白的显著增加。此外，MD-4251在较高浓度（≥100 nM）时显示出典型的“钩效应”，但仍能有效诱导p53蛋白的显著上调。与APG-115（一种MDM2-p53蛋白-蛋白相互作用抑制剂）相比，MD-4251通过降解MDM2来激活p53，而APG-115则通过抑制MDM2-p53相互作用来增加MDM2和p53蛋白水平。研究还发现，MD-4251对GSPT1、IKZF1/3和CK1α等已知的cereblon新底物蛋白的影响较小，仅对IKZF1和CK1α有适度影响。通过添加cereblon配体（RKA-4237）可以显著抑制MD-4251对MDM2和p53蛋白的影响，这表明MD-4251的作用依赖于其与cereblon的结合。此外，MD-4251在RS4;11细胞系中表现出强大的细胞生长抑制活性，其IC50值为1 nM，而APG-115的IC50值为30 nM。这些结果进一步证实了MD-4251作为一种高效的MDM2降解剂，通过特异性结合cereblon来实现MDM2的降解和p53的激活，从而抑制细胞生长。图片来源：ACS③MD-4251的全局降解选择性评估研究团队通过无偏蛋白质组学分析评估了MD-4251在RS4;11细胞系中的降解选择性。结果显示，MD-4251能够显著诱导p53蛋白的上调，这与Western blot实验结果一致。此外，MD-4251还导致了三种其他蛋白（Desmocollin-1、Neurobeachin和Caspase-14）水平的增加，但MDM2蛋白的降解并未在蛋白质组学实验中被检测到，这可能是因为MDM2蛋白水平较低。总体而言，MD-4251在RS4;11细胞系中显示出对MDM2的特异性降解能力，而对其他蛋白的影响较小，表明其具有较高的降解选择性。图片来源：ACS④MD-4251的体内评估研究团队对MD-4251在RS4;11异种移植肿瘤小鼠模型中的药代动力学（PK）和药效学（PD）特性进行了评估。单次口服给药（10 mg/kg）后，MD-4251在6小时和24小时时间点均能有效耗竭MDM2蛋白，且在24小时时点p53蛋白水平增加了179%。此外，裂解的PARP水平在24小时时增加了235%，表明MD-4251在肿瘤组织中诱导了凋亡。药物浓度分析显示，MD-4251在血浆中具有高浓度，且在24小时和48小时时点肿瘤组织中的药物浓度较高。在抗肿瘤活性方面，MD-4251以剂量和给药频率依赖的方式抑制肿瘤生长。每周口服给药3 mg/kg或10 mg/kg，以及每周三次口服给药3 mg/kg，均能显著抑制肿瘤生长，且未引起明显的体重下降或其他毒性迹象。进一步实验表明，单次口服给药50 mg/kg的MD-4251能够实现快速且完全的肿瘤消退，且这种消退效果至少持续24天。此外，MD-4251在小鼠中耐受性良好，未引起明显的血小板减少或其他毒性。这些结果表明，MD-4251作为一种口服MDM2降解剂，在体内具有显著的抗肿瘤效果和良好的安全性。图片来源：ACS总结在本研究中，密歇根大学王少萌团队设计、合成并评估了一种新型口服有效的MDM2降解剂MD-4251。基于之前报道的MD-265，团队通过优化连接子和cereblon配体，开发了一系列高效且口服活性良好的MDM2降解剂，其中MD-4251表现最为突出。MD-4251在RS4;11细胞系中能够以亚纳摩尔浓度快速诱导MDM2蛋白降解（DC50 = 0.2 nM，Dmax = 96%，处理时间仅需2小时），并伴随p53蛋白的显著上调。此外，MD-4251在携带野生型p53的三种急性白血病细胞系中展现出强大的抗增殖活性（IC50值为1−2 nM），而在p53突变或缺失的细胞系中活性极低（IC50 > 1000 nM）。机制研究表明，MD-4251是一种典型的MDM2 PROTAC降解剂。药代动力学分析显示，MD-4251在小鼠中具有优异的药代动力学特性，口服生物利用度为39%。单次口服给药30 mg/kg后，MD-4251在RS4;11肿瘤组织中实现了持续72小时的MDM2耗竭和p53的强效激活。更为显著的是，单次口服给药50 mg/kg即可诱导RS4;11异种移植模型中肿瘤的完全消退，且效果至少持续24天。MD-4251在小鼠中耐受性良好，未观察到明显的体重下降、血小板减少或其他毒性迹象。综上所述，MD-4251作为首个口服有效的MDM2降解剂，展现出强大的抗白血病潜力，有望成为治疗急性白血病及其他癌症的新疗法。参考来源：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c00809 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

MDM2 (murine double minute 2) 是一种重要的E3泛素连接酶, 介导p53蛋白的泛素化, 导致其经由蛋白酶体通路降解。使用小分子 MDM2/p53 相互作用抑制剂的临床试验已证明其活性有限，这凸显了对更好的 MDM2 靶点方法的需求尚未得到满足。近期，Kymera 公布 MDM2 降解剂和 p53 稳定剂：KT-253。 此前，已有王少萌团队报道的MI-1061作为一种有效的MDM2抑制剂（Ki=0.16nM）。MI-1061的设计是基于第一代MDM2抑制剂MI-77301。MI-1061有效激活野生型p53，有效抑制含有野生型p53的癌细胞系的细胞生长，并强烈抑制体内肿瘤生长。王少萌团队并以此为基础设计了第一代PROTAC MDM2降解剂MD-224。 KT-253是 Kymera 设计的异双功能分子，由一个强力的MDM2配体组成，与此前的配体骨架类似，并通过一个连接自连接到CRBN的高亲和力配体（图1A）。KT-253对MDM2的选择性通过对大约9000个人类蛋白质的深度蛋白质组分析研究了MDM2的选择性。用20nmol/L KT-253 [10倍IC90] 处理ALL细胞(RS4;11) 在2、4和8小时后，显示出较高的选择性（图1B)。KT-253 处理诱导了p53及其下游靶点的选择性和时间性上调。尽管由于MDM2的丰度非常低，在发现的蛋白质组学中缺乏直接的定量，但通过更敏感的方法，在RS4;11细胞中证实了MDM2的存在。这些结果表明，KT-253介导的MDM2降解促进了转录活性p53及其下游信号通路的稳定。 在HEK293T-HiBiT中检测MDM2的降解能力，包括DS-3032进行了比较。KT-253降解MDM2能力DC50为亚纳摩尔~0.4 nmol/L，而类似物 DS-3032（一种小分子MDM2/p53相互作用抑制剂）处理上调了MDM2（图1C）。 KT-253处理的细胞的IC50为0.3 nmol/L，而SMIs的半抑制浓度值均显著高于DS-3032的为67nmol/L，SAR405838的为620nmol/L（图1D）。KT-253的强烈生长抑制是由CRBN和MDM2的募集驱动的（图1E）。化合物1，一种KT-253类似物，缺乏接合CRBN的能力; 化合物2，接合MDM2的KT-253的弹头; 化合物1和化合物2不能抑制细胞增殖。 与小分子抑制剂不同，KT-253克服了MDM2/p53的自动调节反馈回路 MDM2降解剂的一个重要优势是它们能够克服急性MDM2/p53自动调节反馈回路。KT-253处理4小时导致MDM2持续降解到无法检测的水平，而DS-3032处理导致4小时后MDM2蛋白水平升高（图2A-B）。 KT-253能有效地稳定p53，从而在体外诱导血液学和实体肿瘤细胞系的细胞凋亡。 更惊奇的是，单剂量的KT-253即可导致ALL异种移植物的肿瘤持续消退， single dose (SD) 的 KT-253 以 1 和 3 mg/kg剂量。 KT-253 持续给药驱动MV4;11的AML异种移植物的持续肿瘤消退，并在患者来源的系统性AML异种移植物模型中显示出很强的抗白血病活性。 KT-253与标准疗法治疗AML的显著联合获益。 KT-253的血浆浓度达到了明显的给药方案和由此导致的肿瘤停滞或消退。KT-253 超过一定阈值的时间，似乎对实现细胞凋亡至关重要 参考:PMID: 39648478 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓