导语急性髓系白血病老年患者五年生存率不足10%，常规化疗耐受性差，维奈克拉单药易产生耐药。现有泛PI3K抑制剂因全身广泛靶点抑制，存在剂量限制性毒性，限制临床长期给药。髓系特异性PI3K亚型靶向策略有望降低脱靶损伤，但相关靶点依赖机制尚未完整阐明。既往PI3Kγ小分子抑制剂仅可逆阻断激酶活性，长期用药后AML细胞可通过代偿通路重启AKT信号，无法实现持久肿瘤抑制。同时学界缺少可稳定降解PI3Kγ的靶向分子，缺乏能协同维奈克拉的新型联合治疗方案，临床转化存在明显空白。 2024年1月，巴黎大学Alexandre Puissant联合杜克大学Kris C. Wood、蒙彼利埃大学Anthony R. Martin团队在Nature Cancer发表论文Targeting a Lineage-Specific PI3Kɣ/AKT Signaling Module in Acute Myeloid Leukemia Using a Heterobifunctional Degrader。该研究证实PIK3CG/PIK3R5异二聚体是AML髓系谱系特有生存靶点，阐明其持续驱动AKT通路激活的分子环路，合成首个选择性PI3Kγ双功能降解剂ARM165，验证ARM165单药及联合维奈克拉在细胞、类器官、多种小鼠模型的强效抗白血病活性，为低毒高效AML靶向治疗提供全新先导化合物与联合策略，对血液肿瘤代谢靶向药物研发具备重要参考价值。正文研究人员首先依托TCGA、GTEx、BEAT-AML公共队列数据库，结合CRISPR基因依赖谱、染色质开放组数据，系统解析PIK3CG与调控亚基PIK3R5的组织表达及AML细胞依赖特征。多组学数据显示二者仅在髓系细胞特异性高表达，单核系FAB4/5亚型患者表达水平显著上调，造血干祖细胞、淋巴系肿瘤几乎无高转录信号。敲除筛选证实，仅沉默PIK3CG或PIK3R5会大幅抑制多株AML细胞增殖与集落形成，敲除PIK3CA、PIK3CB、PIK3CD无明显杀伤效果。体内NSG移植模型验证，PIK3CG敲除白血病细胞体内负荷显著下降。互作质谱实验发现PIK3R5可结合TORC2、RTK家族蛋白，介导GPCR下游AKT1/2持续磷酸化，PIK3CG-PIK3R5复合物是AML细胞AKT通路唯一髓系特异性调控单元。进一步药物敏感性关联分析证明，PIK3CG高表达患者对维奈克拉天然耐药，基因层面抑制该二聚体可下调MCL1，显著提升维奈克拉细胞杀伤效率。为解决传统PI3Kγ可逆抑制剂药效短暂的缺陷，团队对比IPI-549、AZ2两类小分子抑制剂长效信号抑制能力，探究降解策略的独特优势。体外实验显示，AZ2处理72小时后AML细胞AKT磷酸化水平恢复至接近基线，可逆抑制无法持久阻断通路代偿激活。研究基于AZ2骨架，通过五步化学合成偶联CRBN招募配体，构建异双功能PROTAC分子ARM165。系列生化实验验证，ARM165依赖CRBN与蛋白酶体途径介导PI3Kγ完全降解，突变泛素化赖氨酸位点、敲除CRBN均可完全消除降解活性。转录组测序证实，ARM165与AZ2调控通路差异巨大，ARM165显著激活凋亡、p53通路，抑制氧化磷酸化与AKT/mTOR信号，而AZ无明显转录扰动。多株AML细胞、原代患者样本药效实验证实，ARM165增殖抑制活性远优于母药AZ2，非髓系肿瘤细胞对ARM165不敏感，具备理想谱系选择性。研究人员进一步开展体外协同实验与多层体内动物模型验证，明确ARM165联合维奈克拉的协同抗白血病潜力，并评估药物体内安全性。体外BLISS协同分析显示，ARM165与维奈克拉在9例原代患者样本均存在显著协同杀伤，该组合可大幅降低白血病干细胞频率。体内实验选用同基因Cbfb-MYH11小鼠、患者来源PDX移植模型，单药ARM165可显著降低骨髓、脾脏白血病浸润负荷，联用维奈克拉可进一步缩小肿瘤并大幅延长小鼠生存期。安全性检测提示，ARM16短期给药仅轻微影响正常造血祖细胞，无明显体重下降与严重造血毒性。机制层面，ARM165降解PI3Kγ持续阻断AKT活化，下调抗凋亡蛋白MCL1，解除AML细胞对维奈克拉的耐药屏障。研究同时指出本研究局限为ARM165水溶性与体内生物利用度不足，后续可优化分子结构推动临床前转化。 PIK3CG 降解剂 ARM165 的合成路线总结总的来说，该研究完整定义AML髓系特异性PIK3CG/PIK3R5-AKT生存轴，揭示传统可逆PI3Kγ抑制剂存在持久通路代偿缺陷，自主合成选择性PROTAC降解剂ARM165，在细胞、原代样本、多种免疫缺陷及同基因小鼠模型中验证单药及维奈克拉联合的强效抗白血病作用，证实谱系特异性蛋白降解可实现低脱靶、长效靶向抑制，同时阐明PI3Kγ-AKT-MCL1介导维奈克拉耐药的完整分子机制，梳理该先导化合物临床优化方向。该工作首次将PROTAC降解技术应用于髓系谱系依赖的急性髓系白血病靶点，突破传统激酶抑制剂耐药瓶颈，开辟血液肿瘤谱系选择性降解药物研发新思路，为老年不耐受化疗、维奈克拉耐药AML患者提供全新可联合治疗方案，同时为其他组织特异性PI3K亚型靶向药物开发提供完整研究范式。论文链接： https://www.nature.com/articles/s43018-024-00782-5 END 内容为【优在生物】公众号原创，转载请写明来源于【优在生物】版权声明：本公众号标注原创的文章系作者个人学习心得，若有版权争议或标注差错，请联系我们。免责声明：本文内容仅供学术交流参考，不构成任何建议或承诺，优在生物不对因使用本文信息导致的任何后果负责。

蛋白降解靶向嵌合体临床结果临床1期

2024-10-02

·精准药物

Nat Cancer丨AML治疗新策略：谱系特异性PI3Kγ降解剂

成人急性髓系白血病 (AML) 是一种骨髓产生大量异常血细胞的癌症。AML中的成髓细胞是异常的，不会变成健康的白细胞，随着血液和骨髓中的白血病细胞数量的增加，健康血小板、红细胞和其他白细胞的空间越来越少。这可能会导致容易出血、贫血和感染。如果不治疗，这种类型的癌症通常会迅速恶化。65岁之前确诊的患者5年生存率超过50%；然而，对于65岁以上的患者，5年生存率明显较低，低于10% 。这种差异的部分原因是老年患者无法耐受用作一线治疗方案的高毒性化疗。2017 年以来，FDA批准多种针对特定的基因突变（如FLT3、IDH1 或 IDH2等)的新药。不适合标准化疗的老年患者接受BCL2抑制剂维奈托克(Venetoclax)联合阿扎胞苷(azacytidine)或地西他滨(decitabine)治疗，可提高总体生存率。然而，大多数确诊的AML 患者不含可靶向治疗的基因突变。AML迫切需要新的治疗靶点。针对谱系特异性靶标(组织限制和/或肿瘤限制表达)的治疗方法，可以避免传统化疗引起的非恶性组织脱靶效应，提高患者对治疗的耐受性。合适的谱系特异性靶标需要：i）表现出仅限于骨髓区室的表达模式，ii）具有促生存功能，iii）是可成药的蛋白质。近日，巴黎城市大学和杜克大学的研究者在Nature Cancer（IF=22.7）杂志发表了其研究成果，他们证明了PI3Kγ作为AML的谱系特异性靶标的潜力，还开发了一种靶向PI3Kγ的PROTAC降解剂，与现有的小分子抑制剂相比，该化合物在AML细胞中显示出更优异的效力。 PI3K/AKT/mTOR 信号通路是最重要的细胞内通路之一，控制着生存、增殖、分化和代谢等重要的细胞过程。PI3K 信号通路的异常激活会破坏细胞活动和新陈代谢，通常标志着癌症的发生磷脂酰肌醇3激酶 (PI3K) 家族包含三大类。 I类PI3K主要通过响应细胞表面受体刺激来发挥信号传导作用，而 II 类和 III 类更多地参与膜转运。I 类 PI3K 是由调节亚基和催化亚基组成的异二聚体酶。 IA类PI3K 的催化亚基 p110 由四种异构体组成：p110α（由PIK3CA编码）、p110β（由PIK3CB编码）、p110δ（由PIK3CD编码）和 p110γ（由PIK3CG即PI3Kγ编码）目前，美国FDA已批准5种I类PI3K抑制剂的临床使用。这些小分子抑制剂对不同的 I 类 PI3K 家族成员表现出不同的选择性，主要用于治疗乳腺癌和血液恶性肿瘤所以，新型I类PI3K抑制剂的开发一直是肿瘤学领域的一个突出研究热点，旨在提高潜在的治疗选择性和有效性。研究人员发现，PI3Kγ在造血系统的髓系区室中表达有限，这就转化为AML细胞对PIK3CG和PIK3R5（这两个基因分别编码PI3Kγ的催化和调节亚基）表达的依赖性。CRISPR-Cas9介导的PIK3CG和PIK3R5敲除显著抑制了AML细胞的活力和集落形成能力。为了鉴定AML细胞中由PIK3CG/R5调控的下游细胞信号通路，研究人员进行了基于PIK3R5的相互作用分析，映射PIK3CG/R5相互作用因子，然后揭示了AKT信号通路上的几个节点。且敲除或敲低所有PI3K亚型的表达后，AML细胞强烈依赖PI3Kγ来激活下游AKT通路。所以研究人员假设，PI3Kγ的敲除可以通过破坏下游AKT的激活来降低AML细胞的活力。接下来，他们研究了现有的PI3Kγ小分子抑制剂，发现其未能维持AKT信号传导和AML细胞生长的长期抑制。所以需要一种替代的治疗方法，来确保AML细胞中PIK3CG/PIK3R5介导的、AKT信号通路的持续破坏。为了改进现有的PI3Kγ药物，研究人员设计了一种靶向PIK3CG的PROTAC分子——ARM165，它是基于现有PI3Kγ小分子抑制剂AZ2的结构设计的。研究人员首先测试了ARM165的特异性和有效性。结果显示，ARM165可特异性降解PIK3CG，导致AKT信号转导的持续消融。此外，与AZ2及无活性降解剂分子相比，ARM165显著降低AML细胞的活力，且不会降低非AML细胞系的活力。接下来，为了探索ARM165的临床效用，研究人员测试了它对原代患者细胞的影响。结果表明，与现有的PI3Kγ小分子抑制剂相比，ARM165抗白血病能力更强。且ARM165与Venetoclax联合使用时，原代患者细胞中也观察到类似的增强作用。体内药效试验中，研究人员测试了两种小鼠模型（一种是通过将CBFB-Myh11驱动的AML小鼠细胞注射到同基因动物中产生的，另一种是通过将原代AML患者细胞异种移植到免疫缺陷小鼠中产生的）。在这两种模型中，ARM165均显著降低了骨髓、脾脏和血液中的疾病负担，同时还增强了Venetoclax的作用。这种治疗方案(0.051mg/kg，连续给药七天)没有显著改变首次实验小鼠的体重，但导致骨髓和脾单核细胞中的造血干细胞和骨髓祖细胞分数轻微减少，血液红细胞比容和血红蛋白水平增加。总结： 1.本研究强调了专门针对骨髓谱系内的PI3Kγ的潜力，从而最大限度地减少非恶性组织中的脱靶效应。 2.本研究阐明了PIK3CG-PIK3R5信号轴在激活下游AKT信号传导中的关键作用，强调了其在AML细胞生长中的重要性。 3.本研究发现了PI3Kγ 靶向疗法能够增强当前 AML 治疗药物维奈托克的疗效。 4.本研究证明了与使用小分子抑制剂的常规抑制相比，利用PROTAC降解剂靶向PI3Kγ可以实现更卓越的抗白血病功效。原文链接：https://doi.org/10.1038/s43018-024-00782-5 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↓

蛋白降解靶向嵌合体临床结果临床1期

100 项与 ARM165 相关的药物交易

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