Dialectic Therapeutics, Inc.

IDC2024第六届化学创新药与改良型新药研发论坛：聚焦Protac、分子胶、CNS、小分子GLP-1、改良型新药研发过程。合作展位事宜请联系：李欣欣 158 0045 2389https://www.nurixtx.com/platform/targeted-protein-degradation/靶向蛋白降解技术(Targeted Protein Degradation，TPD) 是近几十年里新兴的一项蛋白质降解技术，其可以利用细胞自身的蛋白质清除机制（如溶酶体降解、蛋白酶体降解）来降解目标蛋白质。TPD的细分领域包括分子胶、PROTAC、LYTAC、AUTAC、AbTAC等，与传统的小分子抑制剂相比，TPD技术极大地扩展了可成药蛋白靶点的范围，并且在降解靶蛋白后可消除其所有功能直到蛋白重新合成。此外，TPD还可最大限度减少潜在的耐药性，并且可以循环利用，在催化剂量下起效，提高了药物的安全性，是目前制药界研究最为火热的领域之一。图1，TPD技术原理目前FDA 已批准了3款分子胶药物，即沙利度胺（Contergan）、来那度胺 (Revlimid) 和泊马度胺 (Pomalyst)，用于治疗多发性骨髓瘤、骨髓增生异常综合征等，其中来那度胺在2021年的销售额达到了128.9亿美元。除分子胶以外的其他细分技术领域则暂未有药物获得FDA批准，进度最快的为PROTAC分子，截至2023年8月25日，已有29个PROTAC分子推进到临床试验其中，I期21个，II期7个，III期1个（为ARV-471，正处于乳腺癌的临床III期试验，预计将于2024年8月完成主要试验）。表1，PROTAC技术临床进展TPD药物和传统小分子抑制剂虽均属于小分子药物范畴，但二者在一些特性上仍具有显著区别。理论上来说，TPD药物在以下十个方面区别于传统的小分子抑抑制剂：与配体的作用模式无关（激动、拮抗均可）TPD药物不依赖于配体与其靶标的特定作用模式（例如激动、部分激动、拮抗等），只要与靶标结合即可有效地招募泛素连接酶对POI进行降解。这使得开发TPD药物时的配体筛选工作变得更为简单，而不需要像传统小分子药物那样去关注小分子到底是激动还是拮抗。以雄激素受体抑制剂为例，已上市的恩杂鲁胺等药物通过拮抗AR受体的活性来抑制肿瘤细胞增殖，但在某些突变的肿瘤细胞中（如H875Y、T878A等），靶向AR的小分子药物却由抑制活性变为了部分激动或完全激动活性，而这将促进肿瘤细胞生长。图2，AR抑制剂由于受体突变产生激动活性而Arvinas公司开发的AR受体降解剂ARV-766则可以很好的克服上述AR抑制剂药物的缺陷，在发生配体结合域突变（T878/H875/L702）的患者中，有42%对药物产生了显著响应，即血液PSA水平降低了50%以上。图3，ARV-766TPD药物在高靶标蛋白水平下也能发挥作用部分小分子抑制剂在抑制靶点活性时会导致细胞表达更多的对应靶标蛋白以适应小分子抑制剂，这将导致小分子抑制剂疗效丧失，MDM2抑制剂；MDM2抑制剂在使用一段时间后，将引细胞内MDM2水平的上升。Kymera Therapeutics 开发的静脉注射的MDM2降解剂KT-253（结构未公开）在小鼠体内则可克服MDM2小分子抑制剂的缺陷，迅速降解MDM2蛋白并导致肿瘤细胞死亡，单剂量的KT-253治疗就可带来持久的肿瘤消退。图4，KT-253专利中的代表分子可以影响靶标蛋白的非催化功能TPD药物可以完全消除目标蛋白，因此它们还可以影响POI的非催化功能，例如支架功能以及与其他蛋白的PPI作用，例如BRAF蛋白降解剂。BRAF是黑色素瘤中常见的突变癌基因，传统的小分子疗法如维莫非尼通过抑制突变BRAF的激酶活性来抑制突变BRAF所驱动的肿瘤生长。然而，目前已有的BRAF抑制剂却可能BRAF突变体后充当蛋白支架，招募野生型的RAF形成信号复合物，驱动肿瘤细胞生长，导致药物疗效降低，并可能激发耐药突变。图5，BRAF抑制充当蛋白支架招募野生型RAFCFT1946是C4 Therapeutics 开发的一种BRAF降解剂，它直接介导BRAF的降解，消除其支架功能，因此不会导致野生型RAF的激活，从而获得比小分子抑制剂更为持久的疗效。图6，CFT1946分子结构无需占据所有靶标蛋白TPD药物可以催化量对POI进行降解，在所结合的POI降解后TPD药物可再次结合另外的POI并诱导泛素化，因此降解剂和POI之间所需的结合亲和力理论上可以显着低于小分子抑制剂所需的亲和力，此外，POI浓度会随着时间推移而降低，药物疗效则可随时间积累，因此患者可用较低的日剂量来长期给药以产生更持久的疗效，增加了该类药物的安全性。图7，TPD药物可循环利用药效持续时间更长GSK公司开发的RIPK2 降解剂在小鼠体内可有效降解RIPK2蛋白，并显示出远超该PROTAC分子的PK数据预示的长效抗肿瘤作用，主要是因为RIPK2重新合成需要接近240小时，此外，将该PROTAC分子包裹在聚合物基质中时，在给药60天后仍能观察到RIPK2蛋白的降解。图8，GSK开发的超长效PROTAC可以使用替代结合位点TPD药物只需结合POI即可触发蛋白的泛素化，因此POI配体不一定需要对靶标蛋白产生直接的功能影响，只要能够成功结合即可，因此在筛选POI配体时，抑制剂、拮抗剂或是变构调节剂等均可作为筛选目标。C4 Therapeutics开发了一款基于变构调节剂的EGFR L858R降解剂，该PROTAC的POI配体仅结合L858R突变的EGFR，而豁免野生型EGFR蛋白，因野生型中不存在对应的变构结合位点。尽管该PROTAC分子量较大，但在小鼠的脑转移模型中仍能以50 mpk PO/BID产生疗效，并表现出优良的选择性。图9，EGFR L858R降解剂的可能结构E3连接酶的表达差异可带来组织选择性E3连接酶在组织中可能具有表达差异性，可为PROTAC分子提供POI配体之外的额外选择性，带来更佳的安全性。例如，E3连接酶在血小板是低表达的，而在肿瘤细胞中是正常或高表达的，基于此，Dialectic Therapeutics的研究者们便开发了组织选择性的Bcl-XL降解剂DT2216，在杀伤肿瘤细胞的同时，可以避免产生维奈克拉等BCL抑制剂的血小板减少副作用。图10，DT2216不降解血小板中的BCL-XL更低的组织分布浓度也可起效与传统的小分子抑制剂不同，TPD不需要药物饱和，其可在较低浓度下以催化机制发挥降解功能，并且药效可随着时间的推移而累积，这为治疗需要跨越血脑屏障的疾病（如多发性硬化症、脑转移瘤）提供了可能。例如，Nurix公司的第二代 BTK降解剂NX-5948据报道脑渗透率低于 5%，但其在小胶质细胞中仍具有抗肿瘤活性。图11，NX-5948作用机制可产生基于三元复合物的选择性在黑色素瘤中，突变型和野生型BRAF蛋白结构差异非常小，在使用小分子抑制剂时很有可能导致对野生型BRAF的脱靶抑制。而在形成BRAF蛋白-降解剂-E3连接酶的三元复合物时，突变型BRAF蛋白的复合物形成能力则远远高于野生型BRAF蛋白，这赋予了C4 Therapeutics的BRAF蛋白降解剂CFT1946针对野生型BRAF更高的选择性，在细胞实验中甚至未检测到对野生型BRAF的降解。可间接降解无配体的蛋白CDK4/6在细胞周期的G1/S的转换过程中起着关键的调控作用，在G1期，CDK4/6与细胞周期蛋白D (cyclin D)结合后被激活。西奈山伊坎医学院的Jian Jin在JACS报道了靶向CDK4/6的PROTAC分子MS28，该分子可以诱导泛素连接酶接近Cyclin D1和CDK4/6，并导致目前暂无小分子配体报道的Cyclin D1的优先降解，产生了更强的抗肿瘤增殖作用。图12，CDK4/6 PROTAC导致了Cyclin D1蛋白的降解随着临床前和临床研究的深入，TPD药物相对传统小分子抑制剂的差异化优势不断被发现发掘，也吸引了越来越多的研究者投入其中。就PROTAC技术来说，目前尚未有分子获批上市，但进度最快的已推进到临床III期，PROTAC分子的成药也只是时间问题。TPD药物在成熟靶点上的应用已有充分研究，但目前似乎更多是发挥了锦上添花的作用，展望未来，TPD药物更需要对难成药靶点、难治性疾病雪中送炭，通过开发新连接酶、新POI配体以及脑渗透性的PROTAC等来充分发挥TPD技术的潜能，解决临床未满足需求，造福广大患者。作者：LYQ参考Zhao, L., Zhao, J., Zhong, K. et al. Targeted protein degradation: mechanisms, strategies and application. Sig Transduct Target Ther 7, 113 (2022).https://data.pharmacodia.com/drug#/main/drugInfohttps://drughunter.com/Xiong Y, Zhong Y Jin J. et al. Bridged Proteolysis Targeting Chimera (PROTAC) Enables Degradation of Undruggable Targets. J Am Chem Soc. 2022 Dec 14;144(49):22622-22632.Holderfield, M., Nagel, T. & Stuart, D. Mechanism and consequences of RAF kinase activation by small-molecule inhibitors. Br J Cancer 111, 640–645 (2014).ENDIDC2024第六届化学创新药与改良型新药研发论坛：聚焦Protac、分子胶、CNS、小分子GLP-1、改良型新药研发。合作展位事宜请联系：李欣欣 158 0045 2389戳这里，阅读原文立即领取免费参会入场券

▎药明康德内容团队编辑传统的药物发现主要集中在蛋白质活性的直接调控上。蛋白质活性调节剂，特别是抑制剂的开发和应用一直是药物开发的主流。近年来，靶向蛋白降解剂（TPD）快速发展，有望彻底变革药物发现和开发。与传统的小分子抑制剂主要通过阻断蛋白质活性的方法不同，TPD采用的是利用细胞内自身的蛋白清除机制来消除目标蛋白质。这种独特的策略为药物发现带来了多方面的优势，例如，TPD可以影响蛋白的非催化功能，并有望克服以前被视为“不可成药”的靶点。在本文中，药明康德内容团队将结合公开资料，深入探讨TPD的工作机理、特性，以及它与传统小分子抑制剂在哪些方面存在差异。什么是靶向蛋白降解？靶向蛋白降解是一种新的药物发现方法，可以彻底消除蛋白质，而不仅仅是抑制它们的活性。TPD的工作原理是利用细胞自身的蛋白质清除机制，即蛋白酶体和溶酶体途径，选择性地降解致病蛋白质。一般来说，蛋白酶体通过泛素-蛋白酶体系统（UPS）来消除目标蛋白质（主要为短半衰期的蛋白），溶酶体则通过内吞作用、吞噬作用或自噬途径来降解半衰期较长的蛋白质、不溶性蛋白聚集体，甚至整个细胞器、大分子化合物和细胞内寄生物。经蛋白酶体降解途径发挥作用的TPD包括PROTAC、分子胶、以及双机制降解剂，经溶酶体途径发挥作用的TPD主要有LYTAC、GlueTAC、AbTAC、ATTEC、AUTAC、双特异性核酸适配体嵌合体、AUTOTAC、以及基于分子伴侣介导的自噬（CMA）降解剂。TPD展现出在多个方面的优越性，这包括对“不可成药”蛋白靶点的靶向能力、克服高蛋白水平的影响来发挥作用、对蛋白质的非催化功能产生影响，以及根据E3连接酶的表达情况实现组织选择性等等。总的来说，TPD作为一个新的药物模式，具有巨大的潜力来应对当前的未竟医疗需求。图片来源：123RFTPD与传统小分子的十大区别TPD与传统的小分子抑制方式之间的差异已经得到了理论层面的证明。近年来，临床和体内概念验证研究的推进进一步揭示了这些差异的多个方面。1. 蛋白降解剂与配体作用方式无关与传统小分子不同，蛋白降解剂的作用并不依赖于其靶点的特定作用模式（例如激动、部分激动、拮抗等），它们只需要与目标靶点结合即可有效引导目标蛋白发生降解。这一特点规避了在筛选配体时的复杂情况，因为对于某些靶点，传统小分子的作用表现为拮抗剂或是激动剂并非总是可预测的。这种差异化的表现在雄激素受体（AR）降解剂和雌激素受体（ER）降解剂的实例中尤为明显。AR是前列腺癌治疗的常用靶点，由于肿瘤细胞的AR发生突变导致一些小分子拮抗剂的作用方式由拮抗剂转变为激动剂，从而造成肿瘤生长加速、治疗失败。在这种情况下，如果采用TPD进行治疗，药物分子对于AR的功能效应（激活或抑制）已不再重要，因为目标蛋白会被彻底清除。图片来源：123RF例如，Arvinas开发的第二代可口服的AR降解剂ARV-766，与其前身ARV-110相比，它具有更广泛的基因型覆盖率和更好的立体化学稳定性。最新公布的临床试验数据显示，ARV-766使42%带有AR配体结合域（LBD）突变患者的前列腺特异性抗原（PSA）水平降低≥50%（PSA50）。具有AR L702H突变的5名患者中有3名达到了PSA50，这3名缓解的AR L702H患者都有同时出现的T878/H875突变。在带有AR LBD突变肿瘤的4名RECIST可评估患者中，有两名观察到部分缓解（1名确认部分缓解，1名未确认部分缓解）。类似的情况也发生在乳腺癌治疗中。他莫昔芬主要作为ER拮抗剂发挥作用，但在某些情况下，它可作为ER部分激动剂在长期治疗后导致继发性癌症。对此，针对ER的蛋白降解剂成为了解决方案。比如氟维司群，它既可以拮抗ER功能又能诱导其降解，但其靶点覆盖浓度和药代动力学（PK）属性不佳，因此，研究人员正在开发具有更强ER靶点覆盖能力的口服ER降解剂，这些降解剂不易受到改变靶点作用方式的基因突变的影响。这类新一代ER降解剂包括Stemline Therapeutics开发的elacestrant、基因泰克旗下的giredestrant（GDC-9545）、赛诺菲的amsenestrant、阿斯利康的AZD9833和Arvinas的ARV-471。其中，elacestrant在今年年初已获得美国FDA的批准上市，用于治疗患有雌激素受体阳性（ER+）、人表皮生长因子受体2阴性（HER2-）、ESR1突变的晚期或转移性乳腺癌的绝经后妇女或成年男子，这些患者在接受过至少一线内分泌治疗后出现疾病进展。2. 克服高蛋白质水平克服由非预期目标激活引起的高蛋白水平是药物开发中所面临的挑战之一。比如E3连接酶MDM2是经典抑癌蛋白p53的负调控因子，可以介导p53的降解。MDM2抑制或降解可以阻断p53的降解，然而，靶向MDM2的关键挑战包括健康组织中p53的伴随激活，以及MDM2水平的上升——通常MDM2小分子抑制剂的使用会导致细胞通过反馈通路，生成更多的MDM2蛋白，导致小分子抑制剂失效。Kymera Therapeutics的MDM2降解剂KT-253旨在解决这一难点，在临床前实验中，KT-253可以克服这一反馈通路的影响，它能够稳定p53的水平，并且导致癌细胞的死亡。在动物模型中，单剂KT-253治疗可以导致持久的肿瘤消退。3. 可影响蛋白的非催化功能传统的小分子抑制剂仅能阻断蛋白质的活性，TPD通过完全消除目标蛋白质，不仅可以阻断蛋白的催化功能，还可以影响其他功能，比如蛋白间相互作用、以及组成大型蛋白复合物的能力等等。其中一个应用实例是BRAF蛋白靶点。虽然BRAF突变体是经过临床验证的致癌靶点，然而目前已有的BRAF抑制剂反而可能激活野生型RAF，导致疗效降低，并且激发耐药性突变。具体来说，在某些情况下，与抑制剂结合的BRAF突变体蛋白可以充当支架，招募野生型RAF形成信号复合物，增强野生型RAF信号从而导致继发性癌症。C4 Therapeutics公司开发的创新BRAF降解剂CFT1946可以避免上述情况的发生。CFT1946可以直接降解突变BRAF蛋白，消除其蛋白支架的功能，从而彻底规避RAF信号的异常激活。在临床前研究中，CFT1946导致BRAF-V600E突变体的降解，显著抑制MAPK信号传导，并且在降低BRAF-V600E细胞生存能力的同时并未影响野生型BRAF细胞。在BRAF-V600E小鼠肿瘤模型中，CFT1946也导致肿瘤显著缩小。这种靶向BRAF突变体的蛋白降解策略有望更为有效地阻断BRAF突变体介导的信号传递，获得更为持久的疗效。类似的例子还有针对BRD9蛋白和IRAK4蛋白的药物开发，这两种蛋白都因其独特的蛋白支架功能而参与了癌症或免疫相关疾病的病理过程。通过TPD消除其蛋白支架功能，有望为这些疾病提供更多治疗选择。目前，C4 Therapeutics开发的BRD9蛋白降解剂CFT8634的IND申请已获得批准，启动临床试验的招募工作。在滑膜肉瘤的临床前模型中，CFT8634表现出持续降低肿瘤体积的效果。Kymera Therapeutics开发口服IRAK4抑制剂KT-474的早期临床结果积极，显示出对多种疾病相关细胞因子的广泛和深度抑制，显著缓解了特应性皮炎和化脓性汗腺炎的临床症状。4. 不受限于靶点饱和度与小分子抑制剂不同，TPD无需通过完全占据靶蛋白形成E3酶-降解剂-靶蛋白复合物来发挥作用，因此，降解物和靶蛋白之间所需的结合亲和力理论上远低于小分子抑制剂所需的亲和力。此外，由于靶蛋白的浓度随着时间的推移而降低，TPD的药效学效应可以随着时间的推移而积累，因此可以在较低剂量的慢性给药中获得更深度的疗效。例如，Nurix Therapeutics的BTK蛋白降解剂NX-2127，尽管它对于某些BTK突变体的配体亲和力较低，并且生物利用度不佳，但这并不妨碍它的效果。在1期临床试验中，NX-2127不但强力且持久地降解了B细胞血液恶性肿瘤患者体内的BTK，还让多名患者获得有意义的临床益处，在携带BTK耐药性突变的患者中也观察到部分缓解。图片来源：123RF此外，还有一些TPD能够在较低的生化亲和力条件下发挥作用，如STAT3降解剂。Kymera Therapeutics旗下STAT3降解剂KT-333已迈入临床研究阶段，最新临床数据显示，KT-333显示出剂量依赖性的STAT3降解，在外周血单核细胞中平均最大降解水平达88%，并有STAT3通路受抑制和外周血中炎症生物标记物下调的迹象。5. 体内药代动力学/药效学效应延长GSK开发的一款RIPK2降解剂能够展现出远超基于其PK所预期的长期药效——在给予单剂量RIPK2降解剂治疗后，大鼠体内的RIPK2蛋白被显著降解，并且需要很长时间（240小时）才能恢复到基线水平。这表明此药物可以长时间起作用，在给药后的许多天内也有功能效应。 6. 更广阔的结合位点选择TPD的核心作用在于破坏蛋白质，因此，与小分子抑制剂不同，它们的配体并不需要对目标蛋白质产生直接的功能效应，例如抑制、激活或构象变化等。只要配体的结合能够引发泛素化途径，它们就足以完成其使命。这一特性增加了蛋白降解剂可选择的结合位点的多样性。利用蛋白降解剂这一特性的应用实例主要有变构EGFR降解剂。C4 Therapeutics和罗氏利用非功能性结合位点，合作开发了一种新型口服变构EGFR L858R降解剂。在EGFR中，L858R突变产生了一个在野生型EGFR蛋白中不存在的变构结合位点，这为药物分子靶向突变体而不是野生型EGFR蛋白创造了机会，并且不需要依赖活性位点。TPD将EGFR突变体作为降解的目标，并且以50 mpk PO/BID的剂量在啮齿类动物的脑转移模型中显示出活性，尽管其分子体积巨大，但对突变体EGFR的活性和选择性都非常优秀。▲C4 Therapeutics和罗氏开发的创新EGFR L858R蛋白降解剂化学分子结构（图片来源：参考资料[1]）7. 基于E3连接酶表达差异的组织选择性因为TPD所必需的E3连接酶在不同组织间存在表达差异，使得TPD在某些组织中可能更具选择性，这种选择性超出了TPD对其目标蛋白在靶点结合方面的固有选择性。Dialectic Therapeutics公司的Bcl-XL降解剂DT2216便是基于上述观点而开发产生的。Bcl-XL是一种抗凋亡蛋白，但是针对这个靶标的药物可能会导致血小板水平降低。E3泛素连接酶VHL在血小板中的表达较低，通过使用降解剂募集VHL连接酶，可以靶向特定的肿瘤类型，而不会出现血小板减少的副作用。虽然VHL的表达水平和DT2216对于血小板再生的影响尚未被充分了解，但在临床前研究中，DT2216作为单药或联合化疗在各种血液学和实体瘤中产生抗癌活性。目前该分子正处于1期临床开发阶段。 8. 基于形成蛋白复合物的能力而表现出靶点选择性在针对黑色素瘤的治疗中，突变型BRAF抑制剂发挥着重要作用，但是突变型和野生型BRAF蛋白间的结构差异往往非常微小，这可能导致针对野生型BRAF的非预期抑制效应（脱靶效应）。BRAF蛋白降解剂CFT1946对于突变型BRAF蛋白的选择性远高于野生型BRAF，在实验中甚至未在细胞内检测到对野生型BRAF的活性。这可能是因为野生型BRAF无法被高效地招募至E3连接酶复合体进行泛素化和降解。 9. TPD作用较少依赖于组织分布相较于传统的抑制剂，蛋白降解剂不需要在某些组织中（如大脑）的高水平分布。因为TPD不需要药物饱和，并且可以在低配体浓度下累积药理作用，这为治疗需要穿越血脑屏障、但却受限于药物分子量大的疾病（例如多发性硬化、脑转移病变）提供了可能性。比如，Nurix公司的第二代BTK降解剂NX-5948，据报道其对大脑的渗透率不到5%，但在小胶质细胞中却具有活性。在小鼠模型中，NX-5948能够显著降低动物大脑中的肿瘤负担，并且延长动物的生命。1a期试验的临床生物标志物数据证明了该疗法可以使BTK快速、稳健和持续地降解。另一个例子是C4 Therapeutics和罗氏共同开发的CFT8919，这是一种具有口服生物利用度的变构BiDAC降解剂，对携带EGFR L858R突变的肿瘤具有良好的活性和选择性。在临床前研究中，CFT8919在EGFR L858R驱动的非小细胞肺癌（NSCLC）的体内外模型中具有活性，可靶向广泛的在靶耐药突变并有颅内活性，具有预防或治疗患者脑转移的潜力。图片来源：123RF10. 难以找到配体的蛋白质也能间接地被降解最后，TPD也能够导致传统上难以找到配体的靶标被间接地降解。纽约西奈山医学院（Mount Sinai School of Medicine）的研究人员开发出了一种创新PROTAC策略“桥接PROTAC”，该方法利用与目标蛋白相互作用的蛋白质的小分子配体，将蛋白质复合物招募到E3泛素连接酶附近，以靶向缺乏小分子配体的蛋白质。基于这种桥接PROTAC策略，研究人员开发了细胞周期蛋白D1（Cyclin D1）的降解剂MS28。Cyclin D1是癌症治疗中的一种重要靶点，但目前还没有报道其小分子配体，传统的PROTAC策略对它不适用。已知Cyclin D1可以与CDK4/6形成蛋白复合物，而针对CDK4/6的高选择性、高效小分子抑制剂已经面世，据此，研究人员将CDK4/6抑制剂通过连接子（linker）连接到E3泛素连接酶的配体上，利用CDK4/6招募Cyclin D使其降解。经检测，MS28能有效降解Cyclin D1，并且其降解速度比CDK4/6快。此外，MS28还比CDK4/6抑制剂和降解剂更有效地抑制癌细胞的增殖。TPD未来的方向TPD是药物发现历程中具有革命性意义的创新策略，其未来潜力令人瞩目。首先，在一系列的临床前和临床研究中，TPD展现出与传统小分子不同的作用机制和疗效，这有望为TPD在药物研发领域开拓更广阔的应用范围。TPD领域的新研究不断涌现，带来了许多新的机遇。比如，可透过血脑屏障的蛋白降解剂的出现，为神经疾病治疗提供了全新的可能性。针对跨膜和细胞外蛋白降解剂的研发，可以靶向EGFR、PCSK9和SLC转运蛋白等靶点，这可能会对各类疾病的治疗可能产生深远影响。此外，针对像STAT3这样难以靶向的蛋白质类别的概念验证，也揭示了TPD有能力触及那些之前被认为“无法成药”的靶标。此外，新的连接酶（如DCAF1）的运用、新结合位点的发现（比如AR的变构位点）和新型活性分子的使用（如共价和可逆降解剂），都在提高TPD的多功能性和有效性。最后，Orum Therapeutics公司的总裁及首席执行官SJ Lee博士曾在访谈中指出，我们将看到既定的治疗模式出现更多创造性融合，抗体和TPD的融合将在15年后成为主流。随着这些新策略的广泛应用，我们期待看到更多与传统小分子药物有着显著差异的降解剂问世。总之，我们期待TPD继续繁荣发展，不仅在药物发现领域开辟新天地，同时进一步彻底改变众多医学领域的治疗格局。大家都在看药明康德为全球生物医药行业提供一体化、端到端的新药研发和生产服务，服务范围涵盖化学药研发和生产、生物学研究、临床前测试和临床试验研发、细胞及基因疗法研发、测试和生产等领域。如您有相关业务需求，欢迎点击下方图片填写具体信息。▲如您有任何业务需求，请长按扫描上方二维码，或点击文末“阅读原文/Read more”，即可访问业务对接平台，填写业务需求信息▲欲了解更多前沿技术在生物医药产业中的应用，请长按扫描上方二维码，即可访问“药明直播间”，观看相关话题的直播讨论与精彩回放参考资料：[1] Ten Ways Degraders Differentiate from Traditional Small Molecules，Retrieved July 31, 2023, from https://drughunter.com/resource/ten-ways-degraders-differentiate-from-traditional-small-molecules/?utm_source=Drug%20Hunter&utm_campaign=c11326e6b0-EMAIL_CAMPAIGN_2023_03_14_02_52_COPY_01&utm_medium=email&utm_term=0_-e31d28fdc0-%5BLIST_EMAIL_ID%5D[2] Zhao, L., Zhao, J., Zhong, K. et al. Targeted protein degradation: mechanisms, strategies and application. Sig Transduct Target Ther 7, 113 (2022). https://doi.org/10.1038/s41392-022-00966-4[3] Mares, A., Miah, A.H., Smith, I.E.D. et al. Extended pharmacodynamic responses observed upon PROTAC-mediated degradation of RIPK2. Commun Biol 3, 140 (2020). https://doi.org/10.1038/s42003-020-0868-6[4] Xiong, Yan et al. “Bridged Proteolysis Targeting Chimera (PROTAC) Enables Degradation of Undruggable Targets.” Journal of the American Chemical Society vol. 144,49 (2022): 22622-22632. doi:10.1021/jacs.2c09255免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。版权说明：本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德」微信公众号回复“转载”，获取转载须知。分享，点赞，在看，聚焦全球生物医药健康创新

▎药明康德内容团队编辑靶向蛋白降解（TPD）药物因具有攻克“不可成药”靶点的潜力，已成为新药研发领域备受瞩目的方向之一。今日《自然》子刊Nature Reviews Drug Discovery针对蛋白质降解药物的开发发布了一篇深度综述，药明康德内容团队向读者们介绍其中的精华。若欲阅读综述全文，点击文末“阅读原文/Read more”即可访问原始论文页面。靶向蛋白质降解的优势尽管产业界在药物发现方面进行了大量研发并获得许多成果，但目前FDA批准的疗法仅针对与人类疾病相关的4,500多个已知基因中的大约750种蛋白质。靶向蛋白质降解疗法便是产业界为了扩大用药范围与改善现有疗法，针对许多过去认为是不可成药蛋白所开发的新兴靶向疗法。典型蛋白质降解剂由三个部分组成，包括目标蛋白（POI）的靶标结合域（TBM）、泛素E3连接酶结合域（EBM）和用于连接这两个部分的连接子。通过这种设计，靶向蛋白降解疗法可以同时结合目标蛋白和E3连接酶，以实现POI的多聚泛素化和蛋白酶体介导的降解。 与传统小分子疗法相比，蛋白质降解剂具有多种优势。首先，由于蛋白质降解剂不需要与抑制目标蛋白功能的位点结合（例如，蛋白酶的活性部位），该疗法可能适用于更多的目标蛋白，包括许多以前“无法成药”的靶标。其次，与小分子抑制剂相比，蛋白降解剂对于目标蛋白较具选择性，这是因为蛋白降解过程需要经过三元复合物形成、泛素化和降解等额外步骤。第三，由于降解剂消除了目标蛋白的所有功能，与仅抑制单一蛋白功能的小分子疗法相比，降解剂可以提供更具差异化的药理学结果。最后，每个降解剂具有降解多个目标蛋白分子的能力。蛋白降解剂的设计原理典型蛋白降解剂的设计包含四个步骤：步骤一：识别目标蛋白的靶标结合域目标蛋白的靶标结合域可以源自现有小分子抑制剂的结合位点或来自全新的结合处。虽然达成纳摩尔等级的亲和力是首选，但在E3连接酶协同作用下，仍有一些具有较低亲和力的靶标结合域能够有效达成蛋白降解。步骤二：识别连接子与靶标结合域的结合位点连接子的设计一般通过对目标蛋白晶体结构的分析完成，晶体结构数据可以揭示目标蛋白上的哪些连接子位点可能会破坏降解剂与目标蛋白的结合。▲典型蛋白降解剂的设计流程（图片来源：参考资料[1]）步骤三：识别泛素E3连接酶虽然有超过600种内源性E3连接酶，早期的设计通常使用已知的类药物结合剂作为E3连接酶的结合域。据估计，约88%的已发表降解剂使用Cereblon和Von Hippel–Lindau蛋白（VHL）这两种E3连接酶中的一种。而分析目标细胞类型中的蛋白表达有助于E3连接酶的选择。例如，与针对相同靶标的小分子抑制剂相比，血小板中VHL表达的减少可使靶向Bcl-xL降解剂DT-2216能够在肿瘤中提供有效的活性，却不对血小板产生毒性。步骤四：优化连接子初始阶段通常选择包含中等长度和具灵活性的连接子（例如，烷基或聚乙二醇），使得蛋白降解三元复合物得以形成，并达成概念性验证。一旦蛋白降解得到证实，研究人员通常维持已选定的蛋白结合域与E3连接酶，并通过改善连接子的修饰来优化降解剂，包括降低连接子的分子量和优化其灵活性。一旦蛋白降解剂的设计开发完成，研究人员的下一步通常是在动物实验中检视降解剂的药代动力学特性与疗效。根据数据，研究人员会对降解剂中的许多参数进行优化，包含降解效力、选择性、代谢稳定性与细胞渗透力等。蛋白降解剂的临床开发临床蛋白降解剂的种类与特性目前批准用于临床试验的20种降解剂中有14种用于口服给药。Arvinas的两种口服降解剂bavdegalutamide（ARV-110）和ARV-471，以及C4 Therapeutics的口服降解剂CFT8634具有相对较低的分子量，这是由于其较小的蛋白结合域、E3连接酶结合域（cereblon）和较短连接子的缘故。相反地，Dialectic Therapeutics开发的注射型降解剂DT-2216则包含较大的E3连接酶结合域（VHL）和大尺寸的蛋白结合域（源自小分子抑制剂navitoclax，分子量=975 g/mol）。因此，与前述三种口服降解剂相较，DT-2216具有明显更高的分子量、更多的氢键供体和更多的可旋转键。这四种降解剂显示的物理化学特性提供当前降解剂药物的设计方向。即一般而言，与具有类似于DT-2216特性的降解剂相比，若降解剂具有更接近ARV-110、ARV-471和CFT8634特性的设计，其可能具有更大的口服给药潜力。▲已公布化学结构的临床蛋白降解剂（图片来源：参考资料[1]）一般而言，适合通过口服途径使用的药物符合“里宾斯基五规则（Lipinski's Rule of Five）”。这些规则是五的简单倍数，即分子量小于500 g/mol，氢键供体不超过5个，氢键受体不超过10个，正辛醇/水分配系数（logP）小于5，这些规则共同作为评估化合物是否适合口服给药的概念指南。而根据此一概念，蛋白降解剂可大致分为三类：第一类，符合里宾斯基五规则。这类降解剂具有充足的溶解度与渗透性，适合作为口服制剂使用，ARV-110、ARV-471和CFT8634这三类蛋白降解剂即属于此一类别。第二类，超出里宾斯基五规则。与第一类药物相较，此类降解剂的渗透性较差，但仍具达到靶标细胞的潜力。这类药物通常无法通过口服途径给药，多以静脉注射方式递送，DT-2216便属于这类药物。第三类，远超出里宾斯基五规则。这类药物是基于多肽、蛋白质或寡核苷酸开发，这类药物的细胞渗透性极差，必须通过像是脂质纳米颗粒（LNP）等另外的药物递送系统给药。蛋白降解剂的临床试验进展Arvinas公司在去年2月公布了ARV-110的1期和2期临床试验的最新结果。ARV-110是靶向雄激素受体（AR）的蛋白降解剂，试验结果显示此药物在治疗携带AR T878X/H875Y（T878X=T878A或T878S）突变的转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）患者中表现出强力抗癌活性。ARV-471则是Arvinas所开发靶向降解雌激素受体（ER）的蛋白降解剂。去年11月公布的试验结果显示，当ARV-471作为单药治疗晚期或转移性ER+/HER2-乳腺癌患者时，可达成38%的临床获益率（CBR）。根据此结果，Arvinas计划启动两项后续临床3期关键试验，以对药品疗效作进一步检视。CFT8634则是靶向BRD9蛋白。此蛋白是控制染色质重塑的SWI/SNF复合体的重要组分，这一复合体在多种癌症中经常出现突变。在滑膜肉瘤的临床前模型中，CFT8634表现出持续降低肿瘤体积的效果。这款在研疗法已经获得FDA授予治疗滑膜肉瘤的孤儿药资格，其IND申请已获得许可。DT-2216则是靶向Bcl-xL的新型抗凋亡蛋白靶向降解剂，目前处于1期临床试验阶段，试验结果尚未公布。▲目前处于临床开发阶段的蛋白降解药物（药明康德内容团队根据参考资料[1]整理）基于靶向蛋白降解的疗法在过去的进展和学术界与工业界对它的兴趣和投入，都显示着这一技术可能成为一种关键性的治疗模式。让我们期待通过不断持续改善的药物设计过程，这一治疗模式能够早日为广泛疾病患者提供创新治疗的新选择。大家都在看▲欲了解更多前沿技术在生物医药产业中的应用，请长按扫描上方二维码，即可访问“药明直播间”，观看相关话题的直播讨论与精彩回放参考资料：[1] O’Brien Laramy, M.N., Luthra, S., Brown, M.F. et al. Delivering on the promise of protein degraders. Nat Rev Drug Discov (2023). https://doi.org/10.1038/s41573-023-00652-2免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。版权说明：本文来自药明康德内容团队，欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。转载授权请在「药明康德」微信公众号回复“转载”，获取转载须知。分享，点赞，在看，聚焦全球生物医药健康创新