VVD-130037

欢迎大家关注公众号和视频号！ 新闻事件 2025年12月22日 拜耳的子公司Vividion宣布发表一篇临床前研究文章：《A covalent allosteric molecular glue suppresses NRF2-dependent cancer growth》，该文章发表在Cancer Discovery期刊上 。该研究发现一种新型共价变构分子胶VVD-065，可以通过激活KEAP1实现NRF2的降解，并验证了其在临床前模型的抗肿瘤药效。 Vividion公司总裁兼首席执行官Aleksandra Rizo医学博士表示： NRF2长期以来一直是难治性癌症生物学的象征。我们的团队通过发现KEAP1激活剂，开启了靶向这一关键癌症通路的新篇章，这项研究体现了我们平台强大的功能，能够揭示意想不到的变构机制，这些机制可以直接提高难治性癌症患者的治疗效果，并最终改善他们的治疗结果。 关于NRF2和KEAP1 NRF2是细胞抵御氧化应激的关键通路中重要的转录因子，能够促进肿瘤生长、免疫抑制和癌症治疗耐药。然而，尽管NRF2在疾病进展中发挥着明确的作用，但由于其缺乏典型的分子结合位点，因此难以通过直接的药物抑制来发挥作用。利用Vividion的共价优先化学蛋白质组学平台，研究人员发现了一些亲电小分子，这些小分子能够与KEAP1上的特定半胱氨酸残基（C151）共价结合，并诱导变构构象变化，从而增强KEAP1与CUL3 E3连接酶复合物的相互作用。KEAP1-CUL3复合物的稳定化恢复了KEAP1驱动NRF2降解的能力。 在临床前模型中，这些KEAP1激活剂能够显著抑制NRF2信号通路，并在多种NRF2通路激活的肿瘤类型中显示出显著的抗肿瘤活性。重要的是，药物诱导的NRF2降解还能增强多种化疗和放疗的效果，这支持了KEAP1激活在克服NRF2驱动型癌症治疗耐药性方面的治疗潜力。总而言之，这些发现为KEAP1激活剂的临床评估提供了强有力的机制和转化依据。 VVD-037临床研究 Vividion的主要KEAP1激活剂VVD-037目前正在一项I期临床试验 (NCT05954312 ) 中接受评估，该试验针对的是NRF2通路激活的实体瘤患者。 关于Vividion Vividion Therapeutics, Inc. 是拜耳集团的全资子公司，独立运营，是一家临床阶段的生物制药公司。该公司利用创新发现技术，致力于攻克与疾病密切相关的难成药靶点，并开发用于治疗毁灭性癌症和免疫疾病的小分子精准疗法。公司的平台使其能够识别数百个此前未知的、与多种疾病相关的、经过充分验证的蛋白质靶点上的功能口袋，同时还能从其专有的共价化学库中筛选出与这些口袋高度选择性相互作用的化合物。公司正利用其专有的化学蛋白质组学平台，推进多元化的高选择性小分子疗法研发管线，这些疗法靶向肿瘤学和免疫学领域中传统上难以成药的高价值靶点。 1. Vividion的共价技术平台值得关注 Vividion这家公司自从被拜耳看中并收购之后，一直也算是关注度比较高的公司。特别是这几年TPD药物火了之后，他们的共价分子胶技术和药物备受关注。可能大家听说过他们家的RAS-PI3KCA共价抑制剂VVD-642。我之前也写过RAS-PI3KCA新型抑制剂VVD-642与第一三共的BBO-10203的对比文章，感兴趣的读者可以去看看：深入解读！新一代的RAS-PI3Kα 抑制剂BBO-10203和VVD-699对HER2表达肿瘤异常敏感、却没有血糖升高副作用。 Vividion自己有一个超过50,000 个共价小分子库，通过共价片段库来识别易于形成强效且选择性的不可逆键的蛋白质位点。可以利用靶向化学蛋白质组学筛选平台，从而筛选和识别与预期结合位点共价结合的共价小分子。手里有库，心里不慌！只要有合适的靶点，就可以去库里去筛了。 此外，Vividion还有自己的药物筛选逻辑。可以理解是共价分子库+靶点发现+迭代学习，有AI那味儿了。有一种途径是直接选择热门靶点进行开发，另外就是自己筛选靶点，哪怕传统小分子难以成药，但是却可以通过共价结合的形式获得共价抑制剂或者分析胶。最终实现药物的临床应用。 2. NRF2靶点的价值 NRF2是细胞对抗氧化应激及亲电应激的主要防御转录因子。在无细胞应激时，NRF2的蛋白水平受KEAP1及CUL3 E3泛素连接酶复合物的严格调控。KEAP1直接结合NRF2并促进其泛素化。 数百种细胞应激源（包括ROS亲电外源性物质、脂质及代谢物）会抑制KEAP1-CUL3介导的NRF2降解。积累的NRF2蛋白进入细胞核，激活约300个细胞保护基因的转录。KEAP1中的反应性半胱氨酸残基感知亲电应激，但这种修饰如何抑制KEAP1功能以抑制NRF2降解的机制尚不完全清楚。癌症进化过程中，NRF2激活可促进氧化还原稳态、代谢重编程、免疫抑制及对化疗、放疗及免疫检查点抑制剂的抵抗。NRF2的功能获得性突变（如热点突变）及KEAP1或CUL3的功能丧失性突变常见于肺癌及上呼吸道消化道癌症，导致NRF2无法被有效降解。其他NRF2激活机制（如KEAP1翻译后修饰、改变蛋白-蛋白相互作用使NRF2从KEAP1解离）也较常见。这些遗传异常的表征及NRF2缺失细胞的功能表型分析，为靶向癌症中的NRF2提供了有力证据。小鼠模型也证实，NRF2的突变激活与致癌基因或抑癌基因协同促进肿瘤进展。相反，NRF2基因敲除动物存活正常、可育且仅老年时出现生理异常，提示NRF2靶向治疗可能耐受性良好。然而，NRF2等转录因子难以成药，目前尚无直接靶向NRF2的拮抗剂。 3.Vividion的NRF2分子胶开发 今天要谈分子胶的概念吗？从更宏观的角度理解，能影响两个蛋白相互作用的分子，是否就可以认为是分子胶？Vividion将其命名为共价别构分子胶。只不过NRF2原本就是E3连接酶KEAP1天然的降解底物，筛选到的这种增强这种E3连接酶与天然底物的分子胶与传统非天然底物的分子胶差别还是很大的，至少难度上比后者小很多。 3.1 靶向KEAP1的共价配体鉴定 首先，Vividion利用工业化靶向质谱（MS）化学蛋白质组学平台，筛选了包含数千种亲电小分子的自定义文库，以检测其与原生细胞或细胞裂解物中数百种半胱氨酸残基（包括KEAP1的Cys151）的反应性。该方法通过测量候选共价配体预处理后，半胱氨酸残基与生物素化碘乙酰胺探针共价结合的变化来发挥作用。或许除了KEAP1之外，还发现了很多靶蛋白都有能共价结合的小分子，这也是上面提到的Vividion靶点发现的一个技术。 研究人员对共价片段文库（>1000个化合物，500μM）进行初筛，随后对>500个化合物（50μM）进行复筛，鉴定出VVD-944是后续研究的理想起始分子，并选择两种已知的KEAP1Cys151共价抑制剂PSTC和巴多索隆甲酯作为参考化合物。在化学蛋白质组学筛选中，表现出强效且选择性结合KEAP1 Cys151的分子，通过工程化转录报告基因检测（HEK293-ARE-Luc）评估其对NRF2的功能影响——该系统中荧光素酶活性受抗氧化反应元件（ARE）调控，而ARE是NRF2的经典结合位点。 需要提醒一下，荧光素酶报告基因虽然很常用，但是在选择细胞系的时候，需要考虑内源配体的表达水平。比如该研究中的HEK293模型，由于基础NRF2活性低，所以窗口不一定很好，导致了VVD-330在内的很多化合物无活性；所以Vividion又在KYSE70细胞中，构建了ARE-LUC的报告系统，测试了VVD-330及其类似物的活性。 结果发现VVD-065在KYSE70细胞中强效结合KEAP1 Cys151（TE50=0.009μM；图1C），导致NRF2蛋白水平显著减少（图1D）、NRF2转录活性抑制（图1B）及NRF2靶基因表达降低（图1E）。需要注意的是，VVD-065的对映体VVD-064（TE50=0.18μM；补充图2E）无功能活性（图1D）。不过一般很少会在早期进行对映异构体的拆分，大多数还是消旋体的形式进行测试。 3.2 VVD-065具有优异的选择性 首先，通过半胱氨酸竞争性分析及VVD-065衍生亲和探针的蛋白质富集实验，证实VVD-065具有优异的结合选择性（图2A-B）。 此外，对VVD-065处理24小时的细胞进行全局蛋白质组学分析，以确定其对蛋白质网络的整体影响（图2C-D）。VVD-065处理后的蛋白质丰度变化主要局限于经典NRF2靶蛋白，且在KEAP1或NRF2基因敲除的KYSE70细胞中未观察到这些变化。由于对非经典KEAP1底物（如PGAM5和IKBKB）的影响极小，说明KEAP1是NRF2蛋白稳定性的主要E3泛素连接酶，而这些非经典底物的调控可能具有细胞类型或环境特异性，可能涉及其他E3连接酶。进一步研究表明VVD-065对NRF2表达的影响依赖于CUL3、KEAP1 Cys151及蛋白酶体活性，且受氧化应激的影响极小。 3.3 VVD-065的结构生物学解析 为深入理解VVD-065对KEAP1功能的调控机制，作者解析了KEAP1 BTB结构域与VVD-065复合物的晶体结构（分辨率1.87 Å，PDB ID: 9DU7）（图3A）。正如预期，VVD-065的丙烯酰胺末端碳与KEAP1的Cys151形成共价键。R135侧链与丙烯酰胺的羰基之间形成氢键，吗啉环伸向溶剂区，作为连接反应性丙烯酰胺与生物芳基组结合裂隙的空间 linker。三嗪环与H129、H154形成π-π堆积作用。末端氨基通过水介导的氢键与H129主链酰胺相互作用（图3A）。 但是，VVD-065促进NRF2降解的机制尚不明确。为此，作者比较了VVD-065结合态、无配体态及巴多索隆结合态KEAP1 BTB结构域的构象。结果显示，VVD-065诱导了显著的构象变化。VVD-065结合态KEAP1 BTB结构域的构象与CUL3结合态高度相似：α螺旋6的位置及Cys151的p-构象均一致。这种构象相似性提示，VVD-065可能通过稳定KEAP1构象促进其与CUL3的结合，从而增强KEAP1活性。 3.4 VVD-065促进KEAP1-CUL3三元复合物形成 为了进一步确认VVD-065影响了KEAP1与CUL3或NRF2的相互作用。作者采用了均相时间分辨荧光（HTRF）技术定量检测进行检测。结果显示，VVD-065增加KEAP1:CUL3结合，而抑制剂巴多索隆则降低该相互作用；两者均不影响KEAP1:NRF2相互作用（图3E）。什么意思呢？VVD-065增强了E3连接酶复合体组分之间的结合，但并不像PROTAC或者分子胶那样直接促进E3连接酶对靶蛋白的招募。这是一个明显的不同点。 在所有测试的BTB蛋白中，KEAP1与CUL3的结合亲和力最弱（KD=783 nM）。动力学分析显示，VVD-065使KEAP1-CUL3复合物的解离速率（koff）从0.01 s⁻¹降至4.3×10⁻⁴ s⁻¹，结合速率（kon）不变，导致亲和力（KD）提高10倍以上（KD=65 nM）。进一步分析显示，KEAP1:CUL3结合的最大效应值（Emax）与细胞KYSE70-ARE-Luc assay中NRF2转录活性的最大抑制率（Imax）高度相关。 最后，VVD-065在活细胞HTRF assay中促进KEAP1-CUL3三元复合物形成，并增强NRF2泛素化。而CUL3 turnover未受影响。 除了HTRF assay之外，作者还利用了miniTurbo介导的生物素邻近标记技术去评估VVD-065介导的被KEAP1泛素化的蛋白风丰度变化。结果显示，VVD-065处理显著增加CUL3在KEAP1生物素化圈中的丰度，而不影响CUL3总水平。NRF2因VVD-065处理后KEAP1泛素化增强及蛋白酶体降解显示丰度降低。 总之，以上的结构生物学、生物化学及细胞实验结果表明，VVD-065结合KEAP1 Cys151通过诱导构象变化，稳定KEAP1-CUL3相互作用，增加KEAP1-CUL3复合物丰度，从而促进NRF2泛素化降解。 3.5 VVD-065活性于依赖KEAP1-NRF2相互作用 为了研究发现，VVD-065介导的NRF2降解需要KEAP1存在且保留与NRF2的相互作用能力，这一条件在野生型及部分KEAP1/NRF2突变细胞中均满足。仅这些“机制敏感”细胞（VVD-065可降解NRF2）对探究VVD-065的药理作用有意义。 咱们理一理思路。假如细胞中的KEAP1或NRF2因为突变导致KEAP1和NRF2天然的相互作用被破坏的话，VVD-065就无法增强KEAP1对NRF2的降解作用，这样的突变人群理论上是无法产生药效的。而且，耐药细胞应该也会很快出现，这个缺陷和传统抑制剂一样，是一个很要命的bug。假如做成PROTAC或者分子胶降解剂的话，理论上是可以克服VVD-065这个缺陷的。对于想要跟进NRF2这个靶点的公司来讲，也是一个机会。 3.6 VVD-065在体外内具有抗肿瘤作用 作者选取14株细胞系（涵盖不同2D贴壁及3D球体生长特性）进行深入分析，发现部分NRF2依赖型细胞系对VVD-065敏感。而不敏感细胞均携带KEAP1突变，提示KEAP1突变可能降低其与NRF2的残余结合亲和力，无法支持VVD-065介导的NRF2降解。 口服VVD-065后，血浆药物浓度呈剂量依赖性升高，导致肿瘤内KEAP1 Cys151共价结合增加（图4A）及经典NRF2靶基因表达降低（图4B）。最低剂量（5 mg/kg）即可显著诱导NRF2降解（图4C）。药时曲线显示，单次5 mg/kg给药后，KEAP1 Cys151共价结合在短期内达到峰值，随后3天内逐渐下降（与药物清除及KEAP1蛋白半衰期一致，11小时）（图4D）。每日重复给药7天后，NRF2共价结合峰值较单次给药更高（因24小时后蛋白周转未完全恢复）。重复给药后，NRF2靶基因转录及蛋白水平均显著降低（图4D）。 作为NRF2降解剂，这样的结果还可以接受，不过看上去化合物的半衰期比较短，后期需要延长半衰期。 为进一步拓展VVD-065的临床前评估，研究人员分析了109例患者来源的异种移植瘤（PDX），涵盖鳞状非小细胞肺癌（sqNSCLC）、食管鳞癌（ESCC）、头颈部鳞癌（HNSCC）、肺腺癌（LUAD）等类型（这些癌症中NRF2通路突变频率高）（图5A-D）。结果显示，VVD-065对野生型及KEAP1/CUL3/NRF2突变型PDX均有抑制作用，其中NRF2通路突变型PDX的响应最佳。 进一步分析PDX的药理反应，将其分为三类：Ⅰ类（PD反应阳性且肿瘤生长抑制）、Ⅱ类（PD反应阴性且无生长抑制）、Ⅲ类（PD反应阳性但无生长抑制）（图5E-G）。这些结果与肿瘤细胞的NRF2依赖性及VVD-065的药理反应一致：体内模型中，NRF2依赖性高的肿瘤对VVD-065敏感，而NRF2依赖性低或KEAP1突变导致残余结合亲和力低的肿瘤不敏感。其中，一例对VVD-065反应良好的模型（持续缓解≥90天）显示，VVD-065耐受性良好。综上，VVD-065在体内对多种NRF2通路异常的癌症具有显著抗肿瘤作用，且安全性良好。 3.7 VVD-065与化疗及放疗具有协同增效作用 由于NRF2上调与化疗及放疗耐药相关，研究人员测试了VVD-065与这些治疗方式的联合应用。在两种鳞状肿瘤模型（VMRC-LCP；鳞状非小细胞肺癌及KYSE70；食管鳞癌）中，VVD-065与顺铂联合使用表现出强效协同作用，且未导致额外体重显著下降（图7A-B）。VVD-065与白蛋白结合型紫杉醇、5-氟尿嘧啶及吉西他滨等其他药物联合使用也显示出显著的协同治疗获益（图7C-E）。与培美曲塞联合使用时仅观察到适度协同效应。最后，研究人员测试了VVD-065是否增强肿瘤的放射敏感性。在皮下植入MOC1（野生型小鼠头颈部鳞癌）细胞的免疫活性小鼠中，VVD-065或放疗单药治疗仅产生适度肿瘤生长抑制，而两者联合使用则几乎完全抑制了肿瘤生长（图7F）。这些结果共同表明，NRF2的药理学降解可使肿瘤对多种化疗及放疗方案敏感。 讨论 纵观全文，从化合物筛选到体内药效，证明了分子胶NRF2降解剂在临床上治疗NRF2敏感型肿瘤的潜力。但是，这种需要靠敏感型筛选和biomarker筛选去寻找适合的适应症和敏感人群的靶点是很困难的。或者说，由于NRF2通路过度激活导致放化疗耐药才是NRF2分子胶应该探索的领域。可想而知，单药并不能起到很好的药效。 主要的困难还是在于患者的筛选上，如何精准的筛选到合适的病人是这类靶点最最重要的任务。而KEAP1和NRF2突变也好，高表达也好都不是一个很好的biomarker。从我个人的观点上看，做这些First in class的靶点就会面临这样的问题，无法回避。 此外，KEAP1、NRF2或CUL3的某些突变会使肿瘤对NRF2降解剂产生机制性耐药。这点和传统小分子抑制剂耐药机制一样，也是无法回避。这个问题是后话了，暂时不用担心。 还有一个隐藏的彩蛋需要提一下。Vividion除了开发所谓的KEAP1激动剂（NRF2降解剂）之外，官网上还提到了KEAP1抑制剂，实现NRF2的积累，调控炎症通路。 没办法看到更多数据，从表述中看，临床前模型中可以实现多种炎症因子的抑制。持续关注吧。希望后续对通路有更好的研究。 参考文献 1. https://vividion.com/pipeline-programs/ 2. Roy N, Wyseure T, Lo IC, Lu J, Eissler CL, Bernard SM, Bok I, Snead AN, Parker A, Lo UG, Green JC, Inloes J, Jacinto SR, Kuenzi B, Pariollaud M, Negri K, Le K, Horning BD, Ibrahim N, Grabow S, Panda H, Bhatt DP, Wilkerson EM, Saeidi S, Zolkind P, Rush Z, Williams HN, Walton E, Pastuszka MK, Sigler JJ, Tran E, Hee K, McLaughlin J, Ambrus-Aikelin G, Pollock J, Abraham RT, Kinsella TM, Simon GM, Major MB, Weinstein DS, Patricelli MP. A covalent allosteric molecular glue suppresses NRF2-dependent cancer growth. Cancer Discov. 2025 Dec 19. doi: 10.1158/2159-8290.CD-25-1187. Epub ahead of print. PMID: 41417010. 公众号合作CRO（火热招募中）： 蛋白降解选择性 惟妙生物 惟妙生物的蛋白组学平台在研究TPD药物（PROTAC、分子胶）在人和动物细胞上的蛋白降解谱上有丰富的经验。 了解平台详情，请点进下方图片进入超链接： 【深度技术解析】：定量蛋白质组学在降解剂中的应用】： 2025-11-13 CNS药效 1. 圣研生物 圣研（天津）生物科技有限公司具有多年神经类药物药效评估的经验，可提供模型鼠造模及繁育服务以及行为学研究、渐冻症、AD、PD、SMA动物药效学评价。 了解平台详情，请点进下方图片进入超链接： 如有测试需求，请联系高老师：15001299642 小鼠鞘内给药及滴鼻给药案例展示 2025-11-13 注：公众号持续招募药物研发领域的合作方，例如类器官平台、体外药效、毒理等合作伙伴，有意者请添加下方微信，欢迎大家和我合作。 加入读者交流群： 请大家加微信入群（需备注姓名+擅长领域+单位）： 公众号合作：产品宣传及软文插入，或者寻找项目（请有意者加我微信沟通：15210922780）