【Science】新型PROTAC降解剂解决BTK抑制剂耐药性问题

2024-04-06

蛋白降解靶向嵌合体临床1期临床结果

本文分享蛋白降解公司RURIX和迈阿密大学米勒医学院等多家单位合作，研究了PROTAC分子RX-2127临床前和临床早期的研究，阐明了PROTAC分子对抗BTK抑制剂耐药的作用机制及其在分子开发中的优势。成果发表于今年Science杂志。Bruton酪氨酸激酶 (BTK，Bruton’s tyrosine kinase) 是一种对 B 淋巴细胞这种免疫细胞的生存至关重要的蛋白质。目前已有的三代BTK抑制剂彻底改变了 B 细胞恶性肿瘤（如慢性淋巴细胞白血病 (CLL)）的治疗。然而，一些患者通过获得性 BTK 突变产生耐药性。文章中详细描述了这些突变的性质，其中一些突变会诱导 BTK 的支架功能，从而实现 B 细胞受体 (BCR) 信号传导。并开发出了PROTAC分子降解剂 NX-2127，它同时可靶向野生型和突变型 BTK，并为 CLL 患者提供临床益处。BTK 介导 B 细胞活化、增殖和 BCR 下游信号传导。共价 BTK 抑制剂（例如伊布替尼、阿卡替尼和泽布替尼（百济的明星药物））可结合 BTK 中的半胱氨酸 481 (C481)，从而阻止 BTK 下游底物的自磷酸化和磷酸化。但是C481突变会损害抑制剂结合。BTK 的非共价抑制剂（例如吡托替尼和尼姆替尼）不需要与 C481 结合，因此可以克服 C481 突变介导的耐药性。但是，BTK 中其他残基的获得性突变也会导致耐药。此外有研究报告表明，BTK 的耐药性突变中，有的突变会导致其激酶活性丧失，但不会影响下游效应，这表明这些突变可能是新形态的，并赋予 BTK 独立于其催化活性的支架功能。为了更好地了解 BTK 药物耐药突变的耐药机制，文中全面评估了全长 BTK 野生型和八种复发性药物耐药突变体的活性。酶活性测量确定了两组不同的突变体：激酶功能激活（T474I 和 C481S）和激酶功能受损（M437R、V416L、L528W、C481F、C481Y 和 C481R）。进一步的实验表明，这些活性削弱型BTK激酶的突变仍然允许下游 BCR 信号传导——例如 PLC-γ2 依赖性钙通量和核因子 κB (NF-κB) 激活——表明 BTK 激酶受损突变细胞中存在替代的 BCR 信号传导机制（图1）。图1. BTK的耐药各种突变及酶活数据，而激酶受损的BTK突变同样持续了B细胞受体下游信号传导。(A)免疫印迹分析WT或突变体BTK V416L、T474L和L528W的TMD8细胞的下游信号。(B)BTK WT和突变体的激酶活性的酶活图。在FRET检测中，使用ATP浓度范围下肽底物酪氨酸磷酸化信号来测定激酶活性。对于BTK M437R、V416L和L528W，检测了更高的ATP浓度（500 mM）。(C)显示了每个BTK突变体蛋白产生信号（Km，ATP）和相对催化效率（kcat/Km）。(D)BTK耐药突变及其对BTK酶活性的影响示意图。接下来，为了针对这些不依赖激酶活性的抗性突变体，作者使用了靶向蛋白质降解。他们筛选了几种高亲和力 BTK 结合剂，以了解它们与基于酰亚胺的 cereblon (CRBN) 配体偶联时降解 BTK 的能力。这产生了几个HIT分子，然后通过基于结构的药物设计和药物化学进一步优化，直到获得一种强效、选择性和口服生物可利用的 BTK 降解剂 NX-2127（分子设计发表于药化顶刊JMC，另外单独分析）。NX-2127 可以结合 BTK 和 CRBN E3 泛素连接酶复合物，诱导 BTK、IKZF1 和 IKZF3 的多泛素化和蛋白酶体依赖性降解，这两者都是与 B 细胞增殖和活化有关的淋巴细胞转录因子（图 2，3）。图2. 测定NX-2127和多种抑制剂解离常数（Kd，SPR）和半抑制(/降解)浓度。图3. NX-2127降解BTK耐药突变蛋白，并消除BCR信号通路，导致恶性细胞死亡。(A)与WT（黄色，PDB:8GC7）和L528W突变体（蓝色，PDB:8GC8）BTK蛋白结合的晶体结构叠合。BTK活性位点，蛋白质显示为条带。配体和抗性突变位点以棒状表示，WT结构为浅红色，L528W突变体结构为紫色。p-环残基已被去除以保持可见性。(B)NX-2127hook（粉色）结合的BTK L528W突变体显示为灰色条带。(E)用NX-2127、BTK抑制剂和免疫调节药物处理72小时后，表达WT和突变体BTK的TMD8细胞的50%生长抑制（GI50）的热图。在体外，NX-2127 可与所有复发性耐药型 BTK 结合，而伊布替尼，与 BTK 突变体的结合能力受损。在表达野生型 BTK 或各种耐药型 BTK 突变体的 TMD8 细胞中，NX-2127 可降解所有形式的 BTK，并阻止 BCR 信号传导介导的钙反应。基于这些令人鼓舞的结果，启动了 NX-2127 的首次人体 I 期试验，试验对象为携带野生型和突变型 BTK 的复发/难治性 B 细胞恶性肿瘤 BTK 的复发/难治性 B 细胞恶性肿瘤（包括 CLL）患者（NCT04830137）。在 23 名患者的数据截止时，使用 NX-2127 治疗导致所有患者的循环 B 细胞中 BTK 降解的速度和程度相似，无论其突变状态如何。对于 BTK 突变患者，BTK 降解与突变类型和酶活性水平无关（图 4 ）。图4. NX-2127治疗CLL患者BTK和IKZF1降解和临床反应。21例患者进行测序，20例患者进行了BTK降解评估，14例患者进行了疾病评估。(A)使用NX-2127治疗的不同类别BTK突变的CLL患者外周血中CD19+CD3−细胞的细胞内BTK水平。(B)在(A).患者中，肿瘤直径（SPD）乘积之和的最大变化百分比这些结果表明，靶向 BTK 的降解剂可能能够克服 BTK 抑制剂治疗时出现的多种耐药机制，并且可以适用于其他激酶抑制剂耐药性肿瘤。用NURIXPOSTER的总结，即NX-2127可突破传统抑制剂耐药、解决BTK骨架功能、以及双降解功能，除BTK外还通过CEREBLON降解 IKZF1/3（促进血液肿瘤发展，其他肿瘤可能需避免）。POSTER FROM Nurix本文得到Science的前瞻性评论(perspective)，还是Nature Reviews drug discovery杂志近期的研究亮点（Research highlights），并配了一张有意思的图片。图片来源：MirageC/Moment参考文献: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5798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↓