王少萌课题组JMC：ERD-1233是一种口服有效的雌激素受体降解剂
文摘
2024-11-08 15:07
中国台湾
近日，来自美国密歇根大学研的王少萌教授在Journal of Medicinal Chemistry上发表了一篇题为《Discovery of ERD-1233 as a Potent and Orally Efficacious Estrogen Receptor PROTAC Degrader for the Treatment of ER+ Human Breast Cancer》的文章。他们研究揭示了一种新型的雌激素受体α（ERα）降解剂ERD-1233的设计、合成和活性评估。ERD-1233基于PROTAC技术，利用Lasofoxifene作为ER结合基团和新型CRBN配体，通过多样的链接子优化开发而成。该化合物在体外实验中显示出强大的ERα蛋白降解能力，并在小鼠和大鼠中实现了卓越的口服生物利用度。此外，ERD-1233在ER+肿瘤模型中有效降低了ER蛋白表达，并在ER野生型MCF-7异种移植瘤模型中实现了肿瘤消退，同时对ESR1Y537S突变模型也显示出强大的肿瘤生长抑制效果。这些数据表明，ERD-1233作为一种有前景的ER PROTAC降解剂，值得进一步评估，以作为ER+人类乳腺癌治疗的新疗法。ERα是大多数人类乳腺癌中过表达的主要治疗靶点，目前的治疗包括芳香酶抑制剂（AIs）、选择性雌激素受体调节剂（SERMs）和选择性雌激素受体降解剂（SERDs）。然而，这些疗法存在局限性，如SERMs的临床抗性、SERDs的给药途径限制（如需要肌肉注射）以及口服SERD分子的内在和获得性抗性问题。![]()
研究人员聚焦于设计新型的Cereblon(CRBN)配体，这些配体具有高亲和力并且具有良好的药物样性质。研究人员以已知的CRBN配体Thalidomide及其衍生物Lenalidomide和Pomalidomide为起点，通过化学修饰来提高其与CRBN的结合亲和力。研究人员首先测试了Thalidomide与CRBN的结合活性，发现其IC50值为3.2 μM。通过结构优化，Pomalidomide和4-羟基Thalidomide显示出比Thalidomide更高的结合亲和力。进一步的改造，如去除一个羰基团，生成了Lenalidomide和4-羟基Lenalidomide，它们的CRBN结合IC50值分别为1.7和0.7 μM。基于4-羟基Lenalidomide，研究人员设计了新的配体8和9，通过在苯环的C-5位置引入哌嗪并使羟基与哌嗪环发生环化。配体8（RR-11055）显示出0.38 μM的IC50值，比配体9（RR-11163）的1.42 μM IC50值更优，比Lenalidomide和Thalidomide分别提高了3.7倍和8.6倍。此外，RR-11055在人、小鼠和大鼠的血浆和微粒体中显示出优异的稳定性。基于这些结果，研究人员选择了RR-11055（8）作为设计新型ER PROTAC降解剂的Cereblon配体。![]()
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图2 设计 ER PROTAC 降解剂
基于前期工作积累，其中使用了不同的ER配体来设计口服有效的ER PROTAC降解剂。他们发现，使用Lasofoxifene作为ER配体和TX-16作为CRBN配体的ERD-2217具有优秀的药代动力学特性，尽管其诱导ER降解的效力不如ARV-471。由于RR-11055（8）显示出比TX-16更高的CRBN结合亲和力，研究人员推测使用这个新的CRBN配体可能会发现更有效和口服可用的ER降解剂。在设计过程中，研究人员发现在链接子中引入酰胺基团可以提高ER降解效力。因此，他们合成了一系列具有柔性链接子和酰胺基团的降解剂，发现这些化合物的DC50值在0.1-0.3 nM之间，而Dmax值从56%提高到89%。接下来，他们设计并合成了一系列使用刚性链接子的降解剂，这些降解剂在诱导ER降解方面表现出更高的效力和效率。最终，研究人员发现ERD-1233（33）作为候选分子。![]()
图3 药代动力学性质
研究人员对ERD-1233在小鼠和大鼠中的药代动力学特性进行了全面评估。结果显示，ERD-1233在小鼠体内表现出缓慢的清除率和适度的分布容积，并且在静脉给药后，通过口服给药在小鼠中实现了优秀的口服暴露，Cmax达到926 ng/mL，AUC0-24h为7901 h·ng/mL，整体口服生物利用度为50%。在大鼠中，ERD-1233也显示出缓慢的清除率和适度的分布容积，并且口服给药后达到了优秀的口服暴露，Cmax为1283 ng/mL，AUC0-24h为12747 h·ng/mL，整体口服生物利用度为37%。此外，与ARV-471相比，ERD-1233在小鼠和大鼠中分别实现了11.5倍和52倍更高的口服血浆暴露量。![]()
图4 稳定性和安全性评价
研究人员对ERD-1233的血浆和代谢稳定性、对hERG的抑制作用以及对细胞色素P450（CYP）酶系的抑制作用进行了评估。结果显示，ERD-1233在血浆和微粒体中表现出优异的稳定性，其半衰期（T1/2）在人、狗、猴、大鼠和小鼠中均超过240分钟。此外，ERD-1233对hERG通道没有显著抑制作用，IC50值大于30 μM，表明其心脏安全性可能较高。在CYP酶系方面，ERD-1233对所有测试的CYP同工酶（包括1A2、2C8、2C9、2C19、2D6和3A4）均无显著抑制作用，最高测试浓度为10 μM。这些数据表明ERD-1233具有良好的药代动力学特性和较低的心脏及肝脏毒性风险，为其作为潜在的临床候选药物提供了有力支持。![]()
图5 体外降解活性验证
Western blot分析了ERD-1233在ER阳性的MCF-7和T47D乳腺癌细胞系中对雌激素受体α（ERα）蛋白水平的影响。结果显示，ERD-1233能够在剂量依赖性的方式中有效降低这两种细胞系中的ERα蛋白水平。具体来说，ERD-1233在3-10 nM的浓度下实现了约1 nM的DC50值（即减少ERα蛋白50%所需的浓度）和约75%的最大降解效率（Dmax）。这些数据证实了ERD-1233作为一种有效的ERα降解剂，在体外实验中具有显著的生物学活性。![]()
图6 体内活性评价。
研究人员评估了ERD-1233在ER野生型MCF-7和ESR1Y537S突变型MCF-7乳腺癌异种移植小鼠模型中的抗肿瘤效果。研究发现，ERD-1233在ER野生型MCF-7肿瘤模型中以10 mg/kg和20 mg/kg的剂量通过口服给药，能够实现34%和68%的肿瘤回归，显示出比ARV-471（30 mg/kg剂量下实现32%肿瘤回归）更强的疗效。在ESR1Y537S突变型MCF-7模型中，ERD-1233以10 mg/kg的剂量能够有效抑制肿瘤生长，并且在提高剂量至30 mg/kg后能够实现肿瘤回归。综上所述，这篇文献报道了一种新的雌激素受体α（ERα）降解剂ERD-1233的研究。ERD-1233的设计基于Lasofoxifene作为ER结合基团和新设计的Cereblon配体RR-11055（8），通过优化链接子来提高其降解活性。研究发现，ERD-1233在体外实验中能有效降低ERα蛋白水平，并且在小鼠和大鼠中显示出良好的口服生物利用度。此外，ERD-1233在ER野生型和ESR1Y537S突变型MCF-7乳腺癌异种移植瘤模型中均显示出显著的抗肿瘤效果。
