为急性淋巴细胞白血病而生的PROTAC分子

2022-09-18

蛋白降解靶向嵌合体小分子药物免疫疗法合作

前言 T细胞急性淋巴细胞白血病（T-ALL）是一种侵袭性血液系统恶性肿瘤，对靶向治疗的需求尚未得到满足，特别是对于复发性疾病患者。Yang领导的团队最近发现前T细胞受体和淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶（LCK）信号传导是T-ALL中常见的治疗易感性。LCK抑制剂达沙替尼 LCK抑制剂达沙替尼在临床前研究和T-ALL患者中显示出对T-ALL的疗效。但是，在大多数情况下，疗效都是暂时的。利用蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）方法，Yang领导的团队开发了一系列LCK降解剂，使用达沙替尼作为LCK配体，苯基 - 戊二酰亚胺作为大脑导向部分。Yang领导的团队的先导化合物SJ11646在T-ALL细胞中的脑激素介导的LCK降解中表现出显著的优势。相对于达沙替尼，SJ11646在体外LCK激活的T-ALL细胞系和原发性白血病样品中显示出高达三个数量级的细胞毒性，并且将LCK信号传导的抑制时间大大延长。在患者来源的T-ALL异种移植模型中，体内药代动力学和药效学分析表明，SJ11646对LCK抑制的持续时间比达沙替尼增加了630%。最后，SJ11646保留了对51种人激酶的高结合亲和力，特别是ABL1，KIT和DDR1，所有这些都是其他癌症中的已知药物靶标。总之，Yang领导的团队基于达沙替尼的苯基戊二酰亚胺PROTACs是T-ALL中很有前途的治疗剂，也是开发基于降解的其他癌症治疗药物的宝贵工具。作者 |北夔01T-ALL——T细胞急性淋巴细胞白血病T细胞急性淋巴细胞白血病(T-ALL)是最具侵略性的血癌类型之一。一项新的研究发现，蛋白质水解靶向嵌合体(PROTACs)可以降解淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶(LCK)， LCK在40%的T-ALL中具有活性，延长了小鼠T-ALL模型的无白血病生存期。图1：原癌基因酪氨酸激酶LCK的计算结构模型图2：微环境信号协助T-ALL白血病细胞T-ALL源于胸腺T细胞发育过程中遗传病变的积累，导致分化停滞和不成熟祖细胞的异常增殖。研究驱动T-ALL的分子途径可以揭示潜在的靶点。02达沙替尼——在T-ALL细胞中具有强大的细胞毒性达沙替尼是一种酪氨酸激酶抑制剂，在T-ALL细胞中具有强大的细胞毒性。直到去年，杨军领导的团队确定了LCK (pre-T细胞受体通路的成员)作为达沙替尼的主要靶点，而达沙替尼在这部分患者中敏感性的靶点和机制仍不明确。前T细胞中构成性活跃的LCK信号通路促进致癌T细胞扩增。然而，达沙替尼的疗效可能是短暂的，持续的疗效需要长时间的药物维持，这可能具有挑战性，以实现药代动力学。在这个新项目中，由Yang和Zoran Rankovic领导的团队合作开发了降低LCK和不可逆抑制LCK信号的PROTACs。03双功能分子——PROTACsPROTACs是一种双功能分子，通常由靶蛋白的配体通过连接器连接到E3泛素连接酶结合组分，如大脑。因此，PROTAC使目标蛋白接近E3，从而导致其泛素化和随后的蛋白酶体降解。免疫调节亚胺类药物来那度胺、沙利度胺与小脑结合，是PROTAC设计中常用的药物，但这类PROTACs的疗效受快速水解的影响。为了克服这一障碍，Rankovic和他的团队之前已经确定了苯戊二酰亚胺作为替代小脑龙粘合剂，它的尺寸更小，化学稳定性、结合效率和合成可行性都得到了提高。04SJ11646能有效诱导LCK在体外的降解Yang领导的团队评价了以达沙替尼为LCK配体，以苯戊二酰亚胺为脑导向部分的一系列PROTAC分子的疗效，并选择了最具细胞毒性的化合物SJ11646进行进一步评价。“我们做了一系列的体内和体外实验来比较PROTAC和达沙替尼，惊喜地发现它的效果如此之好。”Yang说。图3：基于达沙替尼的PROTAC分子在T-ALL中通过细胞毒性作用诱导LCK降解图4：SJ11646能有效诱导LCK在体外的降解，且具有剂量和时间依赖性图5：SJ11646的激酶选择性与达沙替尼的比较图6：sj11646诱导的LCK降解需要小脑05SJ11646在体内外诱导LCK信号通路延长在携带T-ALL患者来源的异种移植(PDX)的小鼠中，单次腹腔注射达沙替尼或相同摩尔剂量的SJ11646(达沙替尼10 mg/kg, SJ11646 15 mg/kg)可在3小时内诱导pLCK完全丧失。在达沙替尼治疗的小鼠中，pLCK水平在8小时后开始恢复，而在sj11646治疗的小鼠中，pLCK完全抑制至少持续24小时。图7：SJ11646在体内外诱导LCK信号通路延长06SJ11646有更好的更好的抗白血病体内疗效这种更持久的抑制转化为更好的抗白血病体内疗效。在每天使用SJ11646治疗7周后，与达沙替尼治疗的小鼠(75%)相比，携带pdx的小鼠的肿瘤负担(0.9%-12%的细胞)更少。Rankovic指出:“虽然PROTAC对T-ALL显示出更强的疗效，但它对正常造血细胞显示出类似于达沙替尼的效果，这表明SJ11646有更好的治疗指数。”图8：SJ11646对T-ALL PDX模型的体内抗白血病作用不幸的是，大多数小鼠最终复发，产生了对SJ11646的获得性耐药性。其中一种PDX模型显示，与预处理细胞相比，LCK水平下调。全基因组测序未发现CRBN或LCK的基因组畸变。07SJ11646可能有效靶向LCK以外的大量激酶最后，尽管添加了连接子和苯基戊二酰亚胺部分，SJ11646保留了比达沙替尼更广泛的激酶选择性。因此，这种PROTAC可能有效靶向LCK以外的大量激酶，如ABL（BCR–ABL-阳性癌症 BCR–ABL-阳性癌症的一个重要治疗靶点），包括慢性髓系白血病和ALL或KIT的其他亚群，在胃肠道间质肿瘤中过度表达。结语“虽然我们在优化SJ11646的药代动力学方面还有很多工作要做，但让我们更兴奋的是探索它在T-ALL以外的癌症中的潜力。我们的实验室正在系统地在多达1000个癌细胞株中测试SJ11646。”杨说。进一步优化这个先导化合物可能会改善其临床开发的药理特性，也可以更仔细评估合理结合LCK靶向药物与其他化疗药物的策略。1.Dos Santos, Nuno R et al. “NF-κB in T-cell Acute Lymphoblastic Leukemia: Oncogenic Functions in Leukemic and in Microenvironmental Cells.” Cancers vol. 2,4 1838-60. 5 Nov. 2010, doi:10.3390/cancers20418382.Hu, J. et al. Preclinical evaluation of proteolytic targeting of LCK as a therapeutic approach in T cell acute lymphoblastic leukemia. Sci. Transl Med. https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abo5228 (2022)扫码加入BiG生物创新社读者交流群，分享、交流纯粹的行业知识，非诚勿扰！BiGScientific Driven, Making Impact!创新生态丨医药论坛丨行业分析媒体公关丨BiG Webinar联系我们商务：Max 18662346610媒体：Kathy 17621909690