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近日，国际顶尖药物化学期刊《Journal of Medicinal Chemistry》（J. Med. Chem.）发表了由英矽智能团队研发的最新突破性研究成果。该研究成功利用人工智能生成化学平台 Chemistry42，开发出一种全新结构的 CRBN 结合弹头（CRBN-binding warheads），并据此设计出一系列高效、高选择性且具备良好口服生物利用度的 BTK（布鲁顿酪氨酸激酶）靶向降解嵌合体（PROTACs）。 研究团队融合了AI驱动的分子设计、计算建模、药物化学和系统的生物学表征。团队开发了两种新型CRBN结合弹头——ISM-WH1和ISM-WH2，有效规避了传统沙利度胺衍生弹头常见的IKZF1、IKZF3和GSPT1脱靶降解问题。通过对两个化合物系列进行系统的连接子优化，团队最终确定了两个先导化合物：ISM-PR25和ISM-PR44，分别展现出卓越的降解效力（DC₅₀分别为0.04和0.05 nM）、良好的药代动力学特性和显著的安全性窗口，为血液肿瘤及临床耐药性淋巴瘤的治疗开辟了全新的道路。 研发背景 破解 BTK 抑制剂的耐药与毒性困局 布鲁顿酪氨酸激酶（BTK）是 B 细胞受体（BCR）信号通路的关键节点，在慢性淋巴细胞白血病（CLL）、套细胞淋巴瘤（MCL）等 B 细胞恶性肿瘤中发挥着至关重要的作用。尽管第一代共价抑制剂伊布替尼（Ibrutinib）及下一代抑制剂取得了巨大临床成功，但患者在治疗过程中频繁出现的C481S 突变以及由于脱靶激酶抑制导致的严重毒性，极大限制了其长期临床获益。更棘手的是，许多耐药突变（如 L528W、V416L 等）虽然废除了 BTK 的激酶活性，却使其保留了作为“非催化支架”继续传导肿瘤信号的能力。 靶向蛋白降解（PROTAC）技术通过事件驱动机制将整个靶蛋白彻底消除，能同时摧毁其催化与支架功能，成为解决上述难题的理想方案。然而，现有的 BTK PROTAC 分子普遍面临分子量大导致口服吸收差、选择性不足及严重的血液学细胞毒性等瓶颈。 技术突破 AI 赋能全新结构 CRBN 弹头 消除“分子胶”脱靶效应 为应对这一挑战，英矽智能团队借助自主研发的生成式AI平台Chemistry 42，打破了传统 IMiD（沙利度胺类）结构的局限，设计出了全新的设计了两种新型CRBN结合弹头。ISM-WH1采用异螺环"aspiro"核心——(3S)-3-[(3R)-3-氨基-3-甲基-2-氧代吡咯烷-1-基]哌啶-2,6-二酮——相较于来那度胺具有更高的sp³杂化比例和更低的cLogP。该核心部分的晶体结构（CCDC ID 2542126）证实，仅有 (3S),(3R) 构型的立体异构体能与 CRBN 结合。ISM-WH2采用螺环"spiro"核心，通过桥联酰胺固定了有利于与CRBN形成额外氢键的构象。关键在于，两种弹头在浓度高达50 μM时均未表现出对IKZF1、IKZF3或GSPT1的降解活性，而对照药物mezigdomide和CC-885在亚纳摩尔浓度下即可降解各自的靶蛋白。 新型aspiro/spiro CRBN-binding core及ISM-WH1 (C)、ISM-WH2 (E) ISM-WH1与ISM-WH2在CRBN结合位点中的预测结合模式及exit vectors 构效关系（SAR）探索 短连接子设计成功平衡药效、毒性与 PK 在获得新型弹头后，团队展开了全面的构效关系（SAR）探索，对两个系列——N系列（通过ISM-WH1的N-向量连接）和酰基系列（通过酰基向量连接）——的连接子进行优化。研究团队合成了40余个化合物，并系统评估了其CRBN结合亲和力、BTK降解效力、在表达野生型和突变型BTK（C481S、L528W）的TMD8细胞中的抗增殖活性、对造血干细胞（HSC）的血液毒性，以及小鼠体内的药代动力学特性。 在N系列中，通过逐步缩短连接子——从哌啶基-苯基-酰胺连接子到N-哌啶基-苯甲酰胺——团队得到了化合物25（ISM-PR25）。该化合物的BTK降解效力比早期先导化合物3强2.5倍，在CRBN结合和CTG实验中的效力均优于临床阶段参照药物NX-5948（bexobrutideg）。ISM-PR25展现了理想的药代动力学特性和显著高于NX-5948的细胞毒性安全比。 ISM-PR25（N-系列前导化合物）：在恶性 B 细胞中展现出高达 0.04 nM 的皮摩尔级 BTK 降解活性DC₅₀ ，对 TMD8 淋巴瘤细胞的抑制活性较临床阶段对照分子 NX-5948 提升近 10 倍。其在造血干细胞中的安全窗口达到 160（NX-5948 为 33），且小鼠口服生物利用度达 26%，暴露量达 18,119 h·ng/mL。 ISM-PR44（酰基-系列前导化合物）：BTK 降解活性DC₅₀ 为 0.05 nM，造血干细胞安全窗口指数高达 205，清除率低，口服生物利用度达 29%。 体内药效验证 单次口服即可实现高效持久的 BTK 降解 为确证体内疗效，团队在小鼠中开展了机制性药效学研究。单次口服给药3 mg/kg后，分别在给药后2小时和24小时分离循环B细胞，通过流式细胞术检测细胞BTK水平。ISM-PR25和ISM-PR44在两个时间点均展现出与参照药物NX-5948相当的BTK降解效果。值得注意的是，化合物3和20在24小时时间点表现出优于NX-5948的BTK降解效果，表明其具有持久的靶点结合能力。  单次口服3 mg/kg后代表性PROTAC对小鼠循环B细胞BTK水平的影响 论文通讯作者 Alexey B. Mantsyzov 博士表示：“本研究不仅证实了 AI 驱动的分子设计能够突破 PROTAC 分子的传统局限，还成功开发出具有皮摩尔级（picomolar）降解效力、高选择性以及良好口服生物利用度的靶向 BTK 的 PROTAC，为解决血液恶性肿瘤的临床耐药性提供了极具前景的先导候选药物。此外，PROTAC 的优化不应一味追求最低的 $\text{DC}_{50}$，而是需要对弹头（warheads）、退出向量（exit vectors）和连接子（linker）进行协同设计，从而在降解活性、选择性、安全性和 DMPK（药物代谢与药代动力学）性质之间取得精妙平衡。ISM-PR25 与 ISM-PR44 正是基于这一多参数优化策略生成的代表性先导化合物。” 目前，先导候选化合物 ISM-PR25 和 ISM-PR44 展现出良好的研究前景，有望推进成为治疗复发或难治性 B 细胞恶性肿瘤的下一代口服治疗药物。 参考资料： [1] Mantsyzov AB, Zhao P, Kruse CG, Petrov R, Huang F, Yu J, Cai X, Ding X, Aladinskiy V, Aliper A, Ren F, Zhavoronkov A. Discovery of Highly Potent and Selective, Orally Bioavailable BTK-Targeting PROTACs Featuring Novel CRBN-Binding Warheads. Journal of Medicinal Chemistry. Published August 2026. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.6c01136 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↓

CRBN几乎已经成为PROTAC开发最成熟的E3连接酶之一，但常用的沙利度胺、来那度胺类配体本身具有“分子胶”属性，也可能带来IKZF1、IKZF3等额外蛋白降解。 近日，英矽智能的研究团队最新在 Journal of Medicinal Chemistry 报道了一种不同思路：利用Chemistry42辅助重新设计CRBN Ligand，再围绕BTK构建PROTAC。最终先导化合物ISM-PR25和ISM-PR44将BTK降解DC50推进至0.04和0.05 nM，并实现单次口服后的体内BTK降解。 CRBN好用，但未必总是好事 BTK已经是蛋白降解领域最拥挤的靶点之一。NX-2127、NX-5948、BGB-16673等BTK降解剂已经进入临床，也显示出PROTAC相较传统BTK抑制剂的一项潜在优势：它不是简单封闭BTK激酶活性，而是直接清除整个蛋白，因此理论上能够同时消除BTK的催化和非催化支架功能，并应对部分耐药突变。 但英矽智能这篇论文没有继续把重点放在“换一个BTK配体”。作者反而盯上了PROTAC的另一端——CRBN Ligand。 传统CRBN-PROTAC大量使用沙利度胺、来那度胺或泊马度胺衍生结构。但这些IMiD本身就是经典分子胶，可以改变CRBN的底物识别，诱导IKZF1、IKZF3等蛋白降解；不同结构甚至能够进一步招募GSPT1。 这在某些药物中可以成为刻意设计的多重机制，例如NX-2127本身就同时降解BTK、IKZF1和IKZF3；但如果开发目标是一个高度选择性的BTK降解剂，这种“自带分子胶属性”就可能成为额外变量。论文因此提出另一条路线：能不能保留CRBN结合，却把不需要的分子胶活性去掉？ 不再照搬来那度胺，重新设计CRBN Ligand 团队利用Chemistry42生成式化学平台辅助分子建模，对CRBN结合端进行了重新设计。 新的核心仍然保留了与CRBN结合相关的戊二酰亚胺结构，但去掉了来那度胺中的芳环，同时在骨架中增加sp³特征，并建立新的立体中心。更有意思的是，这套结构提供了两个不同的linker出口方向：N端和酰基端，为后续PROTAC几何空间优化增加了新的可能。 其中，ISM-WH1对CRBN的IC50为0.44 μM，ISM-WH2为0.89 μM。单看CRBN 亲和力，它们并不是追求极限数字。真正关键的是另一组结果：ISM-WH1对IKZF1、IKZF3和GSPT1的DC50均>50,000 nM；ISM-WH2同样没有显示出明显的这三种靶标的降解。相比之下，作为对照，已知CRBN分子胶Mezigdomide对IKZF1和IKZF3表现出极强的降解活性，DC50分别为0.16和0.008 nM。 作者进一步进行了全蛋白质组降解分析，结果同样显示ISM-WH1在结合CRBN的同时，并未明显诱导额外新底物的降解，表现出较好的选择性。这也是这篇论文最值得关注的地方：CRBN Ligand并不一定只是一个固定零件。它本身也可以被重新设计，并成为控制PROTAC选择性的一个维度。 DC50做到0.04 nM，但真正难的是同时解决PK和安全窗 有了新的CRBN Ligand，团队保留了临床阶段BTK降解剂NX-5948所采用的BTK warhead，并把主要优化空间放到linker上。作者系统改变linker的长度、柔性、连接方向和结构，同时在TMD8细胞中评价野生型BTK以及C481S、L528W等突变BTK，并同步考察CRBN结合、三元复合物形成、BTK降解、造血干细胞毒性和PK。结果表明：部分早期化合物已经获得很强的细胞活性，但同时出现较高造血毒性或较差口服暴露，最终被放弃。 经过多轮linker优化后，团队最终得到两个候选化合物：ISM-PR25：BTK DC50 = 0.04 nM；ISM-PR44：BTK DC50 = 0.05 nM。两者Dmax均超过95%，同时保持较好的DMPK和细胞安全窗口。论文筛选过程中还专门把NX-5948作为参照，并优先推进在TMD8体系中表现出约一个数量级更强活性的分子。这里必须划清一个边界：这些结果来自临床前细胞体系，不能据此得出ISM-PR25“优于NX-5948”的临床结论。 真正值得看的，是作者已经不再单独优化DC50，而是在同时处理降解、选择性、安全性和口服PK。 单次3 mg/kg口服，BTK在小鼠B细胞中真正降了下来 PROTAC最终能不能成为药物，一个绕不开的问题就是口服暴露。作者因此把筛选出的代表化合物推进到小鼠mechanistic PD模型。 健康小鼠接受单次3 mg/kg口服给药，随后在2小时和24小时分离循环B细胞，直接测量BTK蛋白水平。结果显示，包括ISM-PR25和ISM-PR44在内的候选化合物均能在体内显著降低B细胞中的BTK。论文Figure 7还直接以NX-5948作为参考进行了比较。 这一步让整个故事从“新CRBN配体”真正走向了“候选降解剂”。它说明新的Ligand并没有因为摆脱传统IMiD骨架而牺牲PROTAC最关键的功能：招募CRBN、形成有效降解体系，并最终在口服给药后产生体内药效。但同样需要保持克制。目前只是健康小鼠中的机制性体内药效实验，并不是肿瘤模型疗效，更不是临床验证。 总结 总的来说，这篇工作最值得关注的是它提供了一种新的研发思路：过去PROTAC优化常常把大量注意力放在POI warhead和linker上，而CRBN端似乎已经有了沙利度胺、来那度胺这些“标准答案”。 但随着TPD越来越接近真正的药物开发，E3 Ligand本身的选择性、出口方向、理化性质以及是否诱导额外neotarget，也可能成为决定治疗窗的重要药化变量。 从这个角度看，ISM-PR25的0.04 nM当然漂亮，但这篇论文真正值得记住的，可能不是这个数字。 Ref：Alexey B. Mantsyzov, Pei Zhao, Chris G. Kruse, Rostislav Petrov, Fubao Huang, Jiaojiao Yu, Xin Cai, Xiao Ding, Vladimir Aladinskiy, Alex Aliper, Feng Ren, Alex Zhavoronkov; Discovery of Highly Potent and Selective, Orally Bioavailable BTK-Targeting PROTACs Featuring Novel CRBN-Binding Warheads. J. Med. Chem. 2026; 编辑：幕斜知风骤 推文用于传递知识，如因版权等有疑问，请于本文刊发30日内联系医药速览。 原创内容未经授权，禁止转载至其他平台。 ©2021 医药速览 保留所有权利 往期链接 “小小疫苗”养成记 | 医药公司管线盘点  人人学懂免疫学| 人人学懂免疫学（语音版） 综述文章解读 | 文献略读 | 医学科普|医药前沿笔记 PROTAC技术| 抗体药物| 抗体药物偶联-ADC 核酸疫苗 | CAR技术| 化学生物学