蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)是近几年新兴的领域,因可靶向不可成药靶点、降解整个蛋白影响骨架功能等优点备受关注。肺癌是我国最常见的肿瘤,患者人数多,发病率和死亡率都高,临床上已经有很多靶向和免疫治疗药物,但是对于很多晚期患者,这些药物到最后会出现耐药性问题,为了进一步满足临床需求,新的治疗方式如PROTACs亟待需求。肺癌中常涉及的突变靶点有EGFR、KRAS和ALK等,靶向它们设计的PROTACs多数处于临床前,少数于2023年进入临床,如海思科的EGFR-PROTAC HSK40118进入临床1期,安斯泰来的KRAS G12D-PROTAC ASP3082也在临床1期研究中,贝达药业/C4 Therapeutics的CFT8919正在国内申报临床。01 靶向不可成药靶点PROTACs吸引各大药企布局PROTACs由靶蛋白的配体,E3 泛素连接酶配体和连接链三部分组成,它可以招募E3泛素连接酶靠近靶标蛋白,使靶蛋白泛素化,进一步被蛋白酶体降解。相对小分子抑制剂来说,PROTACs 有以下一些优点:a. 扩展了可成药靶标,可以靶向那些没有小分子抑制剂或小分子抑制剂疗效不佳的靶标蛋白;b. 效率高,PROTACs具有催化作用,避免了像小分子长时间占有才能发挥药效,可以使用催化量起作用;c. 克服耐药性,PROTACs 不仅抑制蛋白活性,还可以破坏蛋白质的酶和非酶功能(例如支架)或转录功能,它是通过降解整个蛋白,进而可以克服传统小分子的耐药性。当然PROTACs也有它的局限性,它的分子量大,一般口服成药性差,为了克服这个问题,人们从靶蛋白的配体,E3 泛素连接酶配体和连接链三部分进行优化,并且开发了一些前药策略等。PROTACs是一种新兴的治疗方式,吸引了国内外药企纷纷加入布局,不仅包括辉瑞、诺华、默克和勃林格殷格翰等制药巨头,也包括一些新成立的专门开发PROTACs的公司如Arvinas、C4 Therapeutics和Kymera Therapeutics等,国内也有一些公司开发PROTACs,如百济、海思科、睿跃和标新等,目前大约有20多个降解剂进入临床,其中进展最快的是ARV-471,处于临床3期。(ARV-471是一款新型口服雌激素受体(ER)靶向性蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC),由辉瑞与Arvinas联合开发,用于治疗雌激素受体阳性/人表皮生长因子受体2阴性(ER+/HER2-)乳腺癌患者。)02 肺癌中国新发病例和死亡人数位居第一原发性肺癌是我国最常见的恶性肿瘤。从病理和治疗角度,肺癌大致可以分为非小细胞肺癌(NSCLC)和小细胞肺癌(SCLC)两大类,其中NSCLC约占 80%~85%,包括腺癌、鳞癌等组织学亚型。根据2020年全球最新癌症负担数据,中国癌症新发病例数肺癌以82万位居第一,中国癌症死亡人数300万,肺癌死亡人数遥遥领先,高达71万,占癌症死亡总数的23.8%[1]。肺癌的治疗需根据检查结果对应治疗,对于早期的非小细胞肺癌患者,应当争取手术切除获得最好疗效,对于局部晚期,应当是多种治疗方案相结合的综合治疗,如手术治疗,化疗,放疗,靶向治疗和免疫治疗等;对于已经远处转移的患者,也应当积极的采取治疗,以化疗,靶向治疗和免疫治疗等全身治疗为主[2]。靶向治疗是肺癌两大主流治疗方式之一,常见的靶点有EGFR、KRAS和ALK等,其中EGFR突变在NSCLC中占比约为28%,KRAS突变比例约为6%,ALK约为5.6%,这些靶点也有很多靶向药物上市(图1),但是大多数晚期肺癌患者不可避免都出现耐药现象,因此迫切需要克服耐药性的新策略来改善肺癌患者的不良预后。 图1. 部分上市的治疗肺癌的靶向药物03 靶向EGFR突变的PROTACs靶向EGFR激酶小分子药物已经发展了4代,1-3代靶向药如奥希替尼、阿美替尼和伏美替尼已经在临床广泛应用,而第四代靶向药也已经在进行临床试验。EGFR是一个非常容易突变的蛋白,小分子药物治疗很容易引起耐药性,而PROTACs是降解掉整个EGFR蛋白,可能解决耐药性问题。临床阶段2023年1月4日,海思科自主研发的口服EGFR-PROTAC HSK40118是国内首家申报临床试验的EGFR PROTAC,目前处于临床1期,临床拟用于治疗EGFR突变的晚期NSCLC。2023年5月30日,贝达药业与C4 Therapeutics达成合作协议,贝达药业以3500万美元取得在中国开发、制造和商业化CFT8919的权利,并可获得前述区域以外约定比例的销售提成。CFT8919是一种BiDAC降解剂,旨在NSCLC患者中有效和选择性地对抗EGFR L858R。2023年7月10日,C4 Therapeutics宣布其申报的CFT8919药品临床试验申请获美国FDA批准。2023年9月,中国国家药监局药品审评中心(CDE)公示,C4 Therapeutics和贝达药业已联合递交了1类新药CFT8919片的临床试验申请。临床前阶段虽然有很多不同类型的EGFR的PROTACs被报道,但大部分都处于临床前研究。早在2018年,Burslem等人使用第一代和第二代EGFR抑制剂通过不同接头连接VHL配体开发了第一批EGFR PROTACs,如化合物16(图2)[3]。2020年,Cheng等人报道了首款基于CRBN配体的强效EGFR-PROTAC化合物MS154(17)以及更强效的基于VHL的EGFR-PROTACs化合物MS39(18)(图2) [3]。Zhang等人用不同类型的接头连接第四代EGFR抑制剂19和VHL和CRBN配体开发了一组PROTACs,其中20a显示很好的降解活性(图2)。Zhang等人应用了四种不同的E3连接酶配体和不同接头设计合成 PROTACs,如具有很好降解活性的化合物22(图2)。随后,He等人通过不同PEG接头将奥希替尼和CRBN配体来那度胺开发的PROTACs表现出中度的EGFRdel19降解活性,如化合物23(图2)。 图2. EGFR的PROTACs结构04 靶向KRAS突变的PROTACsRAS是一种常见的致癌基因,包括KRAS、NRAS和HRAS,在其中KRAS是最常见的致癌基因,容易突变,大约32%的肺腺癌(LUAD,NSCLC的一种),86%的胰腺导管腺癌(PDAC)和41%的结直肠癌(CRC)由KRAS突变驱动,KRAS突变主要发生在这些肿瘤类型的密码子12处。KRAS G12C小分子抑制剂表现堪忧目前仅有的两款靶向KRAS G12C抑制剂Sotorasib和Adagrasib获批上市,都是用于治疗KRAS G12C突变NSCLC,然而上市后的表现不尽人意。近期,sotorasib被FDA肿瘤药物咨询委员会(ODAC)专家组有83%(10/12)认为由于系统性偏倚问题,CodeBreak 200主要终点PFS获益的可靠性不足,sotorasib的疗效被质疑[4]。Adagrasib在欧洲的上市也不顺利,今年7月21日,欧洲药品管理局(EMA)人用药品委员会(CHMP)对于adagrasib治疗KRAS G12C突变NSCLC患者的有条件上市申请提出负面意见,建议拒绝批准其在欧盟上市。这两款抑制剂没有达到想要的临床获益结果主要因为它们只是抑制GDP结合的KRAS Off状态,KRAS不仅有Off状态,还有与GTP结合的On状态,PROTAC可以降解整个KRAS蛋白,相当于抑制了On和Off状态,可能获得比抑制剂更好的结果。KRAS G12C PROTAC:临床前2019年,Arvinas报道了KRAS G12C PROTAC的专利。他们基于ARS-1620衍生物和不同的E3连接酶配体设计了大量的KRAS G12C降解剂,如化合物44和45,在人NSCLC细胞中显示降解活性(图3)。随后越来越多的KRAS G12C的PROTACs被报道,但大部分都处于临床前(图3)[5]。 图3. KRAS的PROTACs结构KRAS G12D PROTAC:ASP30822023年5月22日,CDE官网显示,安斯泰来研发的ASP3082在中国申报临床,这是一款全球首创的高效选择性KRAS G12D蛋白降解剂(PROTAC)新药,是首款进入临床阶段的KRAS G12D降解剂,目前正处于一项1期临床试验正在进行中,用于既往治疗过的具有KRAS G12D突变的局部晚期或转移性实体瘤患者(NCT05382559)。今年AACR会议上,Nagashima等人报道ASP3082在多种KRAS G12D突变癌症模型中显示有效。每周一次静脉给药ASP3082诱导的KRAS G12D PDAC肿瘤的剂量依赖性和显着的生长抑制,导致肿瘤深度消退而不减轻体重(图4)[6,7]。ASP3082在单次静脉内给药后异种移植肿瘤中显示出持续的浓度,并根据持续ASP3082浓度的持续时间降低KRAS G12D突变蛋白水平。此外,ASP3082不仅在PDAC中表现出有效的抗肿瘤活性,而且在CRC和NSCLC KRAS G12D突变小鼠模型中也表现出有效的抗肿瘤活性。 图4. ASP3082在KRAS G12D突变胰腺癌小鼠异种移植瘤中抑制作用05 靶向ALK突变的PROTACs大部分基于ALK抑制剂色瑞替尼设计ALK 融合癌基因在约 3%-5% 的 NSCLC 中检测到,发生在非吸烟者或既往吸烟者以及年龄较小的人群中,EML4-ALK 融合是最重要的 ALK 融合和经验证的致癌驱动因素。ALK抑制剂是 ALK 重排肺癌患者的一线治疗。迄今为止,三代ALK抑制剂已获得FDA批准。NSCLC通过在ALK酪氨酸激酶结构域内获得继发突变,ALK 融合基因的扩增或旁路信号通路的激活而对ALK TKI产生耐药性。针对这些耐药问题,人们开发不同的ALK的PROTACs,大部分是基于诺华的ALK抑制剂色瑞替尼设计而来,希望能解决耐药性问题(图5)[8]。 图5. 部分临床前的ALK的PROTACs06 肺癌其它靶点的PROTACs肺癌中除了常见的EGFR、KRAS和ALK突变之外,还有很多其它靶点突变,如SOS1,BRAF,BET,SHP2和FAK等,所以人们也设计了靶向这些靶点的PROTACs,其中,BCL-XL PROTAC 降解剂 DT2216,目前正处于1期临床试验阶段。 图6. 部分在研的用于治疗肺癌的PROTACs写在最后肺癌是我国最常见的恶性肿瘤,尽管临床上有很多靶向和免疫治疗药物,但是患者到后期不可避免出现耐药性问题,新的治疗方法如PROTACs仍有需求。PROTACs相对于小分子来说不仅仅是抑制蛋白活性,它是降解整个蛋白,可以克服因蛋白不断突变导致的耐药性,目前全球大约有20多个PROTACs进入临床研究,用于治疗肺癌的有EGFR PROTAC HSK40118和KRAS G12D-PROTAC ASP3082,均于2023年进入临床,另外EGFR PROTAC CFT8919正在国内申报临床,希望能早日有PROTACs获批上市。 主要参考文献 1.(2022年版)2.BIG生物创新社:万字科普:“癌症之王”肺癌篇3.Pritam Maity, Joydeep Chatterjee, Kiran T. Patil, Sahil Arora, Madhurendra K. Katiyar, Manvendra Kumar, Amirreza Samarbakhsh, Gaurav Joshi, Priyadeep Bhutani, Manoj Chugh, Navnath S. Gavande, and Raj Kumar, Targeting the Epidermal Growth Factor Receptor with Molecular Degraders: State-of-the-Art and Future Opportunities, J. Med. Chem. 2023, 66, 3135−3172.4.https://www.fda.gov/media/172696/download5.Ming He, Chaoguo Cao, Zhihao Ni, Yongbo Liu, Peilu Song, Shuang Hao, Yuna He, Xiuyun Sun and Yu Rao, PROTACs: great opportunities for academia and industry (an update from 2020 to 2021), Signal Transduction and Targeted Therapy (2022) 7:1816.https://aacrjournals.org/cancerres/article/83/7_Supplement/5735/722276/Abstract-5735-Novel-KRAS-G12D-degrader-ASP30827.https://www.astellas.com/en/system/files/rdmeeting221209_pre_en_2.pdf8.Jennifer W. Li, Guangrong Zheng, Frederic J. Kaye, and Lizi Wu, PROTAC therapy as a new targeted therapy for lung cancer, Molecular Therapy Vol. 31 No 3 March 2023