JMC | 王少萌团队 | 可口服PROTAC分子CBPD-268降解CBP/p300用于治疗前列腺癌
文摘
2024-03-15 16:38
荷兰
论文题目：Discovery of CBPD-268 as an Exceptionally Potent and Orally Efficacious CBP/p300 PROTAC Degrader Capable of Achieving Tumor Regression本文通讯作者：来自密西根大学药学院药物化学系的王少萌教授![]()
前列腺癌是目前男性群体中高死亡率的癌症疾病。雄激素受体的激活会促进前列腺癌的发生发展。可以抑制雄激素生成的Abiraterone以及二代AR拮抗剂Enzalutamide已用于治疗包括转移性去势抵抗性前列腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer, mCRPC)在内的系列前列腺癌。但是对靶向AR疗法产生耐药的患者中，AR信号通路在mCRPC发生发展过程中持续发挥作用，具体表现在AR基因扩增、AR配体结合结构域突变、AR剪切变体(AR splicing variants, AR-SVs)等。因此现存的靶向AR的疗法已经失效，需要开发新的疗法。CBP/p300是AR和其他转录因子的转录共激活剂。CBP/p300由高度同源的HAT腺病毒E1A相关的300 kDa蛋白(adenoviral E1A binding protein of
300 kDa, p300)和环磷酸腺苷反应元件结合蛋白的结合蛋白(CREB binding
protein, CBP)组成。CBP/p300表达水平的提高会使得对于前列腺癌的治疗受阻，该过程也因此被视为现存靶向AR疗法的抵抗机制。敲除CBP/p300有可能有效抑制AR和AR-SVs的信号。CBP由2441个氨基酸组成，p300由2414个氨基酸组成，这2种蛋白质具有约75%的序列相似性和63%的同一性。CBP/p300含有多个结构域，存在溴结构域、组蛋白乙酰转移酶(histone acetyltransferase, HAT)结构域，植物同源结构域指蛋白、核受体相互作用结构域、激酶诱导的CREB相互作用结构域结构域(KIX)，半胱氨酸/组氨酸区域、干扰素响应结合域。基于抑制剂所产生的抗前列腺癌生长的效果，作者推测直接清除CBP/p300可能会产生比抑制更好的生理结果。但均不是可口服使用的，由于PROTAC分子的高分子量，因此相较于传统药物，其口服吸收存在困难。为了方便临床使用，有必要开发可口服使用的PROTAC分子。为实现口服吸收，选择合适的E3连接酶配体和合适的蛋白抑制剂很重要。在现存的可口服利用的PROTAC中常用CRBN配体。作者前期优化的CRBN配体TX-16与CRBN相比亲和力相似，并表现出了良好的透膜性和PK性质。基于TX-16作者前期设计出了可口服的ER和AR PROTAC。在选择CBP/p300抑制剂方面，作者选择GNE-049作为抑制剂。原因如下：①该抑制剂结合于溴结构域，且抑制剂活性高IC50=1.1−1.3nM。②相较其他含溴结构域蛋白选择性好。③口服生物利用度高。基于GNE-049的共晶结构，作者选择暴露在溶剂中的四氢吡喃上的氧作为连接位点。为了合成方便，将吡喃O换为N。Round II SAR (优化GNE-049上取代基)
GNE-049的共晶表明：N-甲基吡唑环位于CBP表面上狭窄且疏水的口袋中。作者尝试优化该基团。
对16的PK进行分析可得，其血浆暴露水平低，并且清除率高。随后作者对Round II中分子量最小的22进行了PK测定，发现其现象和16一致。而两个化合物的代谢稳定性很好，说明以上的不利性质与代谢稳定性无关。
Round III SAR (对linker进一步优化)
前期报道linker中含有胺可能会导致透膜性低，作者随后设计了不含胺的linker。经过优化得到CBPD-268，其降解活性和对蛋白的亲和力均是同系列中最好的。1、评价CBPD-268在AR+前列腺癌细胞内蛋白降解活性
22Rv1细胞系高表达AR-V7剪切变体，且对现有靶向AR疗法耐药，被广泛用于CRPC模型细胞。CBPD-268可诱导22Rv1细胞中CBP/p300蛋白的降解。LNCaP细胞系在AR配体结合域存在T878A突变，VCaP细胞系存在AR基因扩增，因此AR蛋白水平非常高。CBPD-268可诱导这两株细胞中CBP/p300蛋白的降解。但CBPD-268在细胞培养基中不稳定，因此WB实验中对22Rv1的DC50=0.01-0.03 nM活性与细胞实验3.7 nm的IC50之间存在较大差异。在所分析的6535个蛋白中，除了CBP和p300分别被降解75%和69%外，NKX3-1, ZFYVE19, BUB1B, OXLD1, USHBP1和BRD2也存在不同程度降解。NKX3-1是AR靶基因，其表达受CBP/p300的共同调控。其他蛋白被降解的原因有待进一步研究。在大鼠和小鼠中口服生物利用度高，且血浆暴露水平较好，清除率低。
血浆蛋白结合率高，而这也证实口服可吸收的PROTAC分子的普遍特征。除此之外，对hERG和CYP抑制活性低。小鼠口服0.3-3mg/kg后，血浆、肿瘤、肝、脾组织中药物的暴露量虽剂量和时间的递增而增加。并且可以降解肿瘤组织中的CBP及p300蛋白。VCaP异种移植肿瘤模型中，化合物可抑制肿瘤生长以及侵袭。并未造成小鼠体重减少。雌性和雄性小鼠中均未发现明显的体重减轻和其他毒性现象，可耐受最高有效剂量10倍的剂量。
CBPD-268在血浆和其他组织中的随剂量升高暴露量增加，在肾脏、肝脏、脾脏和心脏中的暴露量比在血浆中的暴露量高得多。且不会造成鼠体重减轻，对其血样分析后发现绝大部分参数无明显异常，除葡萄糖水平下降。具体评价过程的细节还需读者查阅原文，原文链接可点击阅读原文。
