安进近期于《Cancer Discovery》公布了临床1/2期的MTA协作的PRMT5抑制剂AMG 193的发现(10.1158/2159-8290.CD-24-0887)。AMG 193 在MTA存在下优先结合PRMT5，并在MTAP缺失细胞中具有强大的生化和细胞活性。AMG 193与化疗/KRAS G12C抑制剂sotorasib存在协同作用，在体内联合治疗可显著抑制肿瘤生长。AMG 193显示出了良好的临床活性，并在的1/2期临床研究中进行了药效验证。
1. 背景介绍
利用合成致死可靶向治疗发生突变的肿瘤，即，当癌细胞能够单独耐受任何一个基因的扰动并无表型，但两个基因的扰动同时活力丧失时，两个基因之间就会发生合成的致命相互作用。合成致死效应临床验证已经实现，通过多种PARP抑制剂的批准来治疗BRCA1-和BRCA2-突变的癌症。许多肿瘤中，肿瘤抑制因子CDKN2A和邻近的S-甲基-5-硫腺苷磷酸化酶（MTAP）基因共缺失，该类型的癌细胞对蛋白质精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）的显著依赖。大约10-15%的肿瘤有该位点基因组丢失，特别是在一些临床未满足需求的肿瘤，如胰腺癌、肺癌和胶质母细胞瘤。MTAP在腺嘌呤和蛋氨酸挽救途径中起着核心作用，MTAP的缺失导致代谢物5-甲基硫腺苷（MTA）的积累。MTA 是一种抑制性的PRMT5辅助因子，与甲基供体s-腺苷甲硫氨酸（SAM）竞争与PRMT5的结合。因此，在MTAP缺失的癌细胞中，PRMT5的活性被部分抑制，使这些细胞特别容易受到进一步的PRMT5抑制。
细胞中甲基转移酶PRMT5与MEP50形成复合物，催化许多底物上精氨酸残基的对称二甲基化，包括转录因子、组蛋白和RNA剪接体复合物的成员。结构上，4个PRMT5和4个MEP50形成异八聚复合物。在该复合物中，PRMT5分子以保守的头尾排列形式形成两个二聚体，而PRMT5四聚体形成复合物的核心。MEP50通过N端TIM管与PRMT5结合。研究表明，与单独的PRMT5相比，PRMT5和MEP50的复合物具有更高的甲基转移酶活性。这可能是由于MEP50在辅因子和蛋白质结合中具有亚稳态。PRMT5酶催化非组蛋白底物的甲基化，因此在各种重要的细胞功能中起作用。
此外，PRMT5在许多癌症中表达上调，并已知在驱动致癌生长中发挥作用，使其成为一个有吸引力的治疗靶点。多种SAM竞争性或协同的PRMT5抑制剂已经被描述过，其中一些分子已经进入临床阶段（PF-06939999，GSK3326595，JNJ-64619178）。然而，这些分子的活性并不局限于MTAP缺失的细胞，并且在MTAP野生型细胞中，由于PRMT5的抑制，观察到显著的机制血液学毒性。推测在MTA存在的情况下，一个特异性结合并抑制PRMT5的小分子有可能选择性地靶向MTAP缺失的癌细胞，同时保留MTAP WT细胞中PRMT5的活性。AMG 193 是第二代PRMT5 抑制剂，是PRMT5- MTA复合物抑制剂。
2. AMG 193的分子发现，一种强效的MTA协作的PRMT5抑制剂
为了识别在MTA存在下优先与PRMT5-MTA复合物结合的小分子，作者筛选了一个针对PRMT5的DNA编码文库（DELs）：PRMT5:MEP50（6µM）在存在MTA（60µM）或Sinefungin（60µM，SAM 类似物）的条件，包含9840万个化合物。这个筛选发现了氨基喹啉化合物1（图1，aminoquinoline compound 1）作为初始靶向PRMT5-MTA的苗头化合物。化合物1 在HCT116 MTAP-缺失细胞中的半抑制浓度IC50 9.23µM和3.6x的选择性（对比HCT116 MTAP WT细胞）。进一步优化获得化合物AM- 9747，其细胞内的效力（MTAP缺失细胞，IC50=0.040µM）和选择性（21x）。AM-9747显示了一定的药代动力学活性（小鼠静脉清除2.3 L/h/kg）和口服生物利用度 %F=23），适合体内概念验证研究。随后使用基于结构和基于类药性质的药物设计进行先导化合物优化，发现了三环酰胺化合物 AMG 193，它有效（在MTAP缺失细胞中半抑制浓度为0.107µM）、MTA协助选择性（40x）和在临床前物种中口服生物利用(犬100%)。
测定了AMG 193在MTA结合的PRMT5：MEP50活性位点的x射线共晶结构（图1B）。结构表明，AMG 193占据PRMT5的底物结合袋，与Glu444的侧链形成强极性相互作用MTA的硫原子与AMG 193的氨基基团相互作用。此外，二氢呋喃环与Trp579和Phe327的侧链发生π-π堆叠作用，而O-原子与Lys333的氨基侧链形成氢键。这条侧链通常与SAM的碳基端相互作用，而AMG 193的结合导致Lys333远离SAM的结合位点。这一系列的接触有助于与AMG 193观察到的选择性和MTA协同性抑制（图1B）。该结构说明了AMG 193、MTA和PRMT5之间形成的三聚体复合物；因此，AMG 193被认为是MTA合作的PRMT5抑制剂。
在MTA和SAM存在的情况下，以SPR 分析方法分析了AMG 193和PRMT5的结合亲和力（KD）、动力学参数（结合速率（ka）和解离速率（kd））、体外半衰期（t1/2）和MTA的协同性。对SPR直接结合的分析显示，在MTA的存在下，AMG 193与PRMT5形成了一个非常稳定的复合物。三元配合物的解离速度非常慢，kd为1.0-4 1/s（t1/2>120 min）。相比之下，AMG 193结合于PRMT5-SAM复合物的方式较差，解离速率更快，半衰期更短（t1/2<30 min），结合亲和力较弱（KD = 0.23 nM）（图1C）。与MTA相比，这种亲和力的降低导致了在SAM存在时AMG 193的结合占用百分比更低（约为25% vs 94%）。AMG 193与PRMT5-MTA复合物的解离速率较慢，这阻碍了直接测定准确的结合解离速率常数。因此，安进设计了一个追踪分子（化合物2，AMG 193的竞争分子，chaser molecule，测定慢的解离速率常数SPR方法，参见：10.1016/j.ab.2024.115679），这是一种不依赖于MTA的PRMT5结合物，其亲和力为6 nM（± MTA），半衰期较短（t1/2<10min）（图1D），AMG193结合PRMT5-MTA复合物有极高的亲和力（3.9 pM），产生一个稳定的复合物，并表现出极低的解离速度（kd = 7.78-6 1/s和t1/2大约25小时）和高结合表面占用率约94%（图1D和1E）。通过比较AMG 193与PRMT5- MTA与PRMT5-SAM复合物的SPR亲和力，计算了AMG 193的协同性。总的来说，在MTA的存在下，AMG 193与PRMT5的结合能力约为60倍，结合表面占用率提高了约70%，并且形成一个高度稳定的复合物，解离速率极慢。总之，SPR证实了AMG 193是MTA协同结合剂和PRMT5的抑制剂。
3. MTAP缺失的肿瘤细胞对MTA协作PRMT5抑制剂的敏感性增加
为了了解MTA协作的PRMT5抑制剂对癌细胞活力和信号转导的影响，使用了MTAP-WT和MTAP缺失的HCT116细胞。在WT和MTAP缺失的细胞中，均观察到细胞活力的剂量依赖性下降。然而，MTAP缺失的细胞对MTA协作的PRMT5抑制剂更敏感，其半抑制浓度值较低46倍（图1F）。整体对称二甲基精氨酸（SDMA）水平也以剂量依赖的方式下降，MTAP缺失细胞的半抑制浓度值降低了90倍（图1G）。MTA协作的PRMT5抑制剂AMG 193和AM-9747可以优先抑制MTAP缺失细胞中的SDMA水平和细胞活力。AMG 193由于体内药效和PK特性的改善而进入临床研究。
在一组内源性MTAP WT和MTAP缺失的癌细胞中测试了MTA-合作的PRMT5抑制剂AM-9747或非协作的PRMT5抑制剂LLY-283。在MTAP缺失的肿瘤类型中，WT和MTAP缺失系之间明显分离，包括弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）、胰腺导管腺癌（PDAC）和非小细胞肺癌（NSCLC）（图1H）。对于大多数WT细胞系，由于曲线没有达到，无法计算出准确的半抑制浓度值。值得注意的是，MTAP缺失的DLBCL细胞系对PRMT5抑制非常敏感，其半抑制浓度值比其他适应症低10倍（图1H）。
4. MTA-协同PRMT5抑制可诱导了MTAP缺失细胞中的选择性剪接缺陷、细胞周期阻滞和DNA损伤反应
为了研究MTA-协作的PRMT5抑制剂的作用机制（MOA），使用RNA-seq评估了PRMT5抑制诱导的整体基因表达改变。基因集合富集分析（GSEA）显示，MTA协同的 PRMT5 抑制剂通过改变细胞周期基因表达和选择性mRNA剪接的增加来影响细胞生长。
为了研究PRMT5抑制对细胞周期的影响，将配对的等基因HCT116细胞系用PRMT5抑制剂处理，并通过流式细胞术进行细胞周期分析。与WT细胞相比，AM-9747处理显示MTAP缺失细胞中 S 期数量选择性减少，G2/M细胞数量选择性增加（图2A）。相比之下，用非协作的PRMT5抑制剂EPZ015666（EPZ）处理后，在WT和MTAP缺失的细胞中产生了相似的表型。在一组DLBCL WT和MTAP缺失细胞中，AM-9747处理选择性地诱导了细胞死亡，这可以通过仅在MTAP缺失细胞中<G1细胞群体的显著增加（图2B）。一组内源性MTAP缺失的实体肿瘤细胞系显示出与HCT116 MTAP缺失的同基因细胞相似的细胞周期效应（图2C）。
5. 全细胞系谱筛选证实了AMG 193的敏感性与MTAP缺失相关
为了进一步评估MTA协作PRMT5抑制剂AMG 193的敏感性和协同性，进行了一项大型无偏筛选，包括超过850种癌症适应症的癌细胞系（PRISM平台）。用8个点剂量反应AMG 193处理条形码癌细胞系5天，并使用相对条形码丰度从曲线下面积（AUC）值生成细胞系敏感性谱。AMG 193的敏感性谱显示了MTAP丢失细胞系与AMG 193的敏感性相关（图3A-C）。
利用现有的癌症依赖图谱（DepMap）数据库将AMG 193 AUCs与全基因组RNAi敲除（KD）或CRISPR敲除（KO）后的拷贝数、RNA表达水平和生存能力相关联（图3D和3E）。与对AMG 193的敏感性相关的RNAi KD数据集的最高遗传依赖性是PRMT5，这表明PRMT5依赖的细胞系对MTA协作的PRMT5抑制剂表现出更高的敏感性（图3D，左）。PRMT5及其结合蛋白WDR77是CRISPR KO数据集中最重要的两个关联（图3D，右）。此外，在拷贝数和RNA表达方面的最高基因组特征是MTAP，进一步证明了该化合物对MTAP缺失的肿瘤细胞的选择性（图3E）
6. AMG 193在体内抑制MTAP缺失肿瘤的生长
为了评估AMG 193在体内的效力和选择性，HCT116等细胞异种移植物（CDX）肿瘤模型进行研究。AMG 193 治疗在MTAP缺失肿瘤中显著抑制SDMA浓度；然而，只有在最大剂量为100 mg/kg时，在MTAP WT肿瘤中才观察到>50%的SDMA抑制（图4A）。AMG 193 还可以选择性抑制MTAP缺失肿瘤体内生长（图4B-C）。
进一步，在PDX 模型中通过MTA-协同PRMT5抑制靶向MTAP缺失的癌细胞，可增强肿瘤杀伤，同时保留健康的正常细胞。
7. AMG 193与标准化疗药和KRAS G12C抑制剂Sotorasib 存在协同作用
8. AMG 193在MTAP缺失的实体肿瘤患者中显示出临床部分反应
在正在进行的人体内临床研究（NCT05094336）中，AMG 193在MTAP和/或CDKN2A（MTAP缺失）实体肿瘤患者中进行了不断增加的剂量水平评估。根据实体肿瘤反应评估标准（RECIST）v1.1，每8周评估一次临床活动。进行了相关的分子药效学特征分析，包括对血浆中循环肿瘤（ctDNA/cTF）和血清中SDMA的纵向监测。从正在进行的临床试验中的应答患者中的案例证实，这些试验中有足够的相关生物标志物来证明AMG 193在人体中的起作用。
一位55岁女性卵巢支持性间质细胞瘤（SLCT），通过NGS鉴定纯合子CDKN2A和MTAP缺失，被纳入20210023临床试验。在诊断时（入组前16个月），她接受了细胞减少手术，随后进行了辅助铂类化疗，但在4个月内，她的病情再次发生，需要腹膜细胞减少手术，并需要进一步治疗。在登记时，她有三个可识别的目标病变：一个肝脏病变（79 mm），一个直肠周围淋巴结（50 mm）和一个肾淋巴结（13 mm）。她接受AMG 193 800 mg口服（PO）QD，以28天为周期。她在8周时进行的第一次治疗中的疾病评估显示，目标病变总体减少了13%，在16周时总体减少了48%，与RECIST定义的部分反应一致。随后的每次疾病评估继续显示，靶病变在第17个周期中逐渐减少，最低点为80%（图7A）。经AMG 193治疗后，血清SDMA在第一周内下降，并保持在较低水平。
此外，有一例接受了三种转移性治疗方案，包括铂类化疗和派姆单抗。在登记时，他有多个肺部病变。他接受了800 mg AMG 193 PO QD，以28天为周期。首次治疗疾病评估显示，靶病变总体减少了26%，在16周时达到了35%的最低点，与每个RECIST的部分反应一致（图7B）。在第2个周期中进行的肿瘤组织活检显示SDMA降低了100%（图7C）。血清SDMA和ctDNA/cTF分别在AMG 193开始治疗后的1周和4周内下降（图7D）。他在第13个周期后仍在接受治疗，相对于基线水平，总体上减少了26%，并继续接受AMG 193 800 mg QD治疗。
近期另一篇文章公布了AMG 193临床一期结果，总体ORR仅21.4%（n=42, 95%CI, 10.3% to 36.8%）(10.1016/j.annonc.2024.08.2339)。导致市场对该靶点的合成致死治疗产生一定怀疑。竞品公司Tanggo（TNG 908/TNG 462）受此影响也一路下跌。此外，安进寻求将 IDE397（IDEAYA MAT2A 抑制剂）和 AMG 193（安进 MTA协作的 PRMT5 抑制剂）进行联合用药的策略治疗MTAP 缺失的肿瘤，希望此组合可解决该靶点的药效问题。
感谢点赞，及转发分享的朋友。
公众号开放转载，同样欢迎大家提出需求、留言与探讨。
