SMARCA2和SMARCA4是SWI/SNF复合物的亚基，该复合物是一种染色质重塑复合物，是促进基因表达的关键表观遗传调控因子。SMARCA4功能突变缺失的肿瘤依赖于SMARCA2进行细胞存活，这种合成致死效应是治疗癌症的潜在治疗策略。这里综述了结合SMARCA2溴结构域的PROTAC分子专利。
1. 背景介绍
SWItch/Sucrose Non-Fermentable(SWI/SNF)染色质重塑复合物是一个多亚基复合物，在基因调控、生物体发育、DNA复制和DNA修复中发挥关键作用。SWI/SNF复合物的失活突变与～20%的人类癌症有关。SMARCA2（BRM）和SMARCA4（BRG1）是复合物中互排斥的ATPase亚基。SMARCA4的突变和缺失存在于多种癌症中。SMARCA4功能缺失导致染色质重塑活性依赖于剩余的SMARCA2活性。为此，选择性地靶向SMARCA2可抑制SMARCA4缺失癌细胞模型的生长。这种合成致死关系表明靶向SMARCA2是一种可行的治疗方法。
SMARCA2和SMARCA4蛋白由一个溴结构域、ATP酶结构域、解旋酶结构域、BRK和QLQ（QX3LX2Q基域）所组成（图1）。溴结构域与组蛋白或其他辅助因子上的乙酰化赖氨酸残基结合，而ATP酶结构域驱动DNA易位和核小体重新定位，从而增加调节蛋白对DNA的访问。解旋酶（解旋酶Sant相关）结构域刺激染色质重构活性和转录因子的招募。其他结构域BRK和QLQ的还功能不为人所知。
图1.SMARCA2和SMARCA4的各种目标域。
PFI-3 是一种高度特异性的VIII家族溴结构域结合剂，是一种具有细胞通透性的化学探针。然而，PFI-3 抑制剂细胞内缺乏抗增殖活性。此外，与野生型一样，SMARCA2的溴结构域突变体可以挽救SMARCA2突变体细胞中SMARCA2敲低的生长抑制作用，证实了溴结构域在SMARCA2功能中可有可无的作用。然而，ATP酶活性死亡突变体未能挽救表型，这表明抗增殖表型依赖于对SMARCA2的ATPase酶结构域的抑制。
虽然SMARCA2溴结构域抑制缺乏抗增殖作用，但溴结构域结合剂可以转化为双功能降解物PROTAC，以降解SMARCA2蛋白。因此，靶向降解 SMARCA2 蛋白治疗SMARCA4突变的肿瘤是一种可行的策略。
2.专利总览
专利申请按申请人的字母顺序列于表1中。
3. SMARCA2 基于溴结构域的PROTAC蛋白降解剂
PROTAC分子由三种不同的成分组成；一种针对目标蛋白（POI）的小分子结合剂、一种E3连接酶结合配体、和连接子。靶向降解SMARCA2，可以使用溴结构域结合剂或ATP酶抑制剂（不在本综述的范围内）来生成PROTACs。迄今为止最常见的E3连接酶是CRBN或VHL。SMARCA2和SMARCA4的溴结构域在乙酰赖氨酸结合位点上几乎相同，对选择性SMARCA2结合剂提出了挑战。所有已知的溴结构域结合剂都以接近相同的亲和力与SMARCA2和SMARCA4结合（图2）。然而，在TPD领域，越来越多的例子显示，使用相关蛋白的非选择性结合剂生成的PROTAC蛋白的选择性降解。在大多数情况下，选择性是通过连接子区域的变化来实现的，这归因于三元配合物的生产形成，三元配合物的稳定性，降解动力学和其他因素，如所考虑的蛋白质的比较周转率。然而，由于三元复合物晶体结构的有限，这种选择性降解剂的设计仍然是经验性的，并且由于对三元复合物所需的结构特征的理解不足而受到阻碍。与SMARCA2溴结构域结合的小分子的现有晶体结构有助于识别溶剂暴露区域，该区域可用于接入连接子（图3，黄色箭头）。
图2.
图3. PFI-3与SMARCA2溴结构域（PDB：5DKC）结合的晶体结构。黄色箭头表示了加入连接剂的溶剂暴露区域。
3.1. Amgen
Amgen 使用VHL作为E3连接酶结合剂的SMARCA2/4降解剂。在2小时后评估A375黑色素瘤细胞的降解情况。在11个例子中，8个SMARCA2的DC50从22 nM到350 nM，以及不同水平的SMARCA4的2-3倍选择性。所公开的最具选择性的化合物是如图4 (化合物4)。但并没有提供进一步的深入研究降解水平和选择性的SAR。
图4.安进SMARCA2 PROTACs的典型例子
3.2. Arvinas/Genentech
Arvinas和基因泰克在2019和2021年的专利申请类似的化合物，并利用了已知的氨基吡嗪（aminopyridazine）衍生的溴结构域结合剂和VHL。本文报道了各种溴结构域结合剂/连接子/VHL结合剂的组合，并列举了超过700种 PROTACs。在肿瘤细胞中，几种具有DC50 <2.5 nM和Dmax >75%的有效降解剂。公开了在SMARCA4上的非选择性和选择性降解剂的例子。专利申请中的一个示例（化合物5）在最近的文献[10.1038/s41467-022-34562-5]中被描述为 A947（图5）。本文描述了这种有效且有选择性的SMARCA2 PROTAC的发现。与野生型相比，这种降解活性在SMARCA4突变体模型中更有效。此外，基于全局泛素定位和全细胞蛋白质组分析，A947没有降解额外的脱靶点。
图5.Arvinas/基因泰克SMARCA2降解剂
最近，Arvinas/基因泰克发布了另一项专利（WO2023097031.），其中157种化合物同样来自氨基吡嗪衍生物。在本专利对更刚性的连接体以及对VHL配体的一些修改。在SW1573细胞中，许多化合物具有个低nM DC50和Dmax >75%；然而，没有提供选择性数据。他们还在一个单独的专利中披露了新型的咪唑嘧啶SMARCA2/4结合剂和其PROTACs。与之前的专利申请一样，化合物在SW1573细胞系中非常有效，但没有显示出选择性数据。
3.3. Aurigene
使用了已知的吡嗪衍生物作为SMARCA2/4结合剂，以及VHL和CRBN E3连接酶结合剂，以及一些具有高度柔性连接剂的类似物，如聚乙烯醚类和刚性连接子。试图用取代基修饰苯酚的pKa。在H929细胞中检测SMARCA2和SMARCA4的降解情况。有几个例子显示，>有90%的SMARCA2降解，同时对SMARCA4的降解较弱（在100nM时抑制率低于30%），表明SMARCA2对SMARCA4有选择性降解，其中一种代表性化合物8，如图6。此外，几种化合物在两种细胞系中均显示半抑制浓度值低于1µM。
在另一个专利中，Aurigene采用基于吡嗪骨架的PROTACs，然而，3-氨基被去除了。E3连接酶配体仅限于VHL配体。通过Western blot检测，几种化合物（图7）在100 nM下选择性降解SMARCA2。
此外，几个实例（图8；例化合物10-13）显示了苯酚在溴结构域结合配体中的重要性。
图8. 苯酚异构体SAR
该专利中的例子还探讨了使用异恶唑作为分子VHL结合区酰胺连接子(图9)，并且对SMARCA2和SMARCA4的降解效率都显著降低。
使用不同的SMARCA2/4结合剂的化合物17 (45)和不同的VHL结合配体的化合物18(49)都获得了显著的SMARCA4降解（图10）,但SMARCA2的降解效率被保留。
3.4. Boehringer Ingelheim
勃林格殷格翰（BI）报道了使用氨基吡嗪作为SMARCA2/4结合配体的PROTACs，VHL配体通过乙醚连接子连接。评价了A549细胞中的降解能力，这些例子缺乏选择性（图11）。
在最近发表的另一项专利中，勃林格殷格翰报道了新型四环化合物benzo[4,5]imidazo[1,2-a]quinazolin-5(7H)-one 作为SMARCA2/4结合剂及其相应的PROTACs。PROTACs都由VHL E3连接酶配体组成，并探索了连接子的长度和VHL配体取代基的SAR分析。虽然没有提供Dmax数据，但DC50值表明，该系统可以实现选择性。具有代表性的化合物21（42a）是SMARCA2的有效降解剂（DC50 = 0.9 nM，SMARCA4 DC50 = 25 nM）（图12）。对化合物 22（42b）的SMARCA2/4配体和化合物23（42）中的连接子的修饰导致了更有选择性的SMARCA2降解物。这种新型骨架的细节，以及晶体学，体外和体内研究参见文献[ 10.1038/s41467-022-33430-6]。化合物 21（42a，即ACBI2），其口服生物利用度的22%（小鼠30mg/kg）。在80 mg/kg 每天共21天产生肿瘤生长抑制（TGI）47%。值得注意的是，这是VHL PROTACs显示口服生物利用度的罕见例子之一，尽管在仅限于高剂量和小鼠中，并没有披露大鼠或更高等物种中的生物利用度信息。
3.5. C4 Therapeutics/Hoffmann-La Roche
C4公司和罗氏公司发布了两个涉及CRBN和VHL E3连接酶的专利。其中一个专利描述了使用氨基吡嗪的PROTACs作为SMARCA2/4结合剂和CRBN E3连接酶结合剂。SMARCA2和SMARCA4 HiBiT降解分析被用于分析这些PROTACs。虽然提供了SMARCA4突变细胞系A549中SMARCA2降解的DC50，但没有提供野生型细胞系SMARCA4的降解数据。虽然大多数示例都在6小时时使用中等Dmax，但少量有实例提供了SMARCA2几乎完全降解，包括 化合物24（158）（图13）。柔性和刚性连接剂都举例使用波马利度胺，来那度胺和环尿素附着戊二酰亚胺。
3.6. Foghorn Therapeutics
图14.Foghorn 的 SMARCA2 选择性蛋白降解剂实例
Foghorn 另外两项专利，其中一个由105个化合物组成，SMARCA2/4结合剂类似于他们的第一个专利（图14），其中连接剂中的苯基环被一个bicyclo[1.1.1]pentane 取代。同时使用 CRBN和VHL的配体构建PROTACs。化合物在HeLa HiBiT试验中进行了检测，其中大多数化合物均无活性。化合物26-29 (实例40、50、94和101）具有中等效力和选择性（图15)。
图15.Foghorn 的 SMARCA2 选择性蛋白降解剂实例
另一个专利含有310个化合物，包括包含氨基吡嗪骨架的融合双环或三环SMARCA2/4 结合剂，具有代表性的化合物:化合物30（14 ，图16）。在某些情况下，有一个环吡咯吡啶或另一个与吡咯吡啶融合的环。CRBN和VHL都在本专利申请中为例。所有的例子都提供了以HeLa HiBiT形式存在的SMARCA2和SMARCA4的降解数据。310个化合物中的41个具有相当的有效性和选择性。
图16. Foghorn 的氨基吡嗪骨架的 SMARCA2 选择性蛋白降解剂实例
Foghorn的溴结构域PROTAC专利申请包括115个基于VHL 的PROTACs。大多数化合物都有一个噻吩吡啶SMARCA2/4 结合剂，也有一些化合物有附着在噻吩上。大多数连接子都是C-连接的。链接子通常是非常短和刚性的。大多数的VHL连接是通过一个异恶唑和一些酰胺在一个相似的位置。有所有化合物的SMARCA2和SMARCA4 HeLa HiBiT数据，其中9个化合物显示出最高的效价和选择性（图17），化合物31-32（示例87 和113）。
图17. Foghorn 的thienopyridazine骨架的 SMARCA2 选择性蛋白降解剂实例
3.7. 江苏先声
江苏先声制药于2023年6月发布了第一个专利，有超过500种化合物，都是基于VHL，与一种新型的aminopyrazolopyridazine骨架 SMARCA2/4结合剂。化合物33（示例004）作为具有有效和选择性的代表性PROTAC（图18）。
图18. 江苏先声eSMARCA2选择性降解剂的实例
在体内的TGI数据提供了三个例子，化合物34-36（实例27 、47和304 ，图19）。由于在体内的例子有限，很难理解它们在体外与体内的相关性。
图19. 江苏先声进入体内研究的PROTACs的实例
3.8. Kymera Therapeutics
Kymera 多项有关SMARCA2/4蛋白降解剂的专利申请，包括新型/已知的SMARCA2/4结合剂和新型/已知的E3连接酶结合剂，以生成双功能PROTAC化合物作为SMARCA2蛋白降解物。
Kymera利用这种新型的E3连接酶结合剂和苯酚取代的氨基吡嗪SMARCA2/4结合剂生成PROTACs。研究人员探索了各种连接子，包括灵活的脂肪链和受约束的连接子。在这个早期的专利中，检测数据仅限于在H1299细胞系中对SMARCA2的降解。图20 公开了DC50 <100 nM和Dmax >90%的高效降解剂，化合物38-39（例85和144）。与线性烷基或烷氧基链相比，使用杂环或烯环化合物引入刚性连接子似乎可以增强SMARCA2的降解。然而，在没有SMARCA4降解数据。
图20. Kymera 公司的高效的SMARCA2降解剂实例
来自Kymera的另一个专利显示了55个实例，它们使用了已知的氨基吡嗪及其环化类型的吡嗪作为SMARCA2/4溴结构域结合剂。VHL和CRBN结合剂均被作为为E3连接酶结合剂，以及具有柔性和刚性连接子。在两种不同的肺癌细胞系中进行了SMARCA2降解情况的评估，并采用Western blot检测SMARCA2和SMARCA4的降解选择性。化合物46（例46，VHL）以对SMARCA2比SMARCA4更有选择性（图21）。
图 21. Kymera 公司的高效的SMARCA2降解剂实例
Kymera在随后专利中用展示了41个 VHL PROTACs。一些新型三环类似物被用作SMARCA2/4溴结构域结合剂。利用了各种小环的刚性连接子，如环丁基和螺旋环化分子。虽然没有提供所有典型化合物的降解或选择性数据，但在MV411细胞系中，SMARCA2对SMARCA4降解的降解选择性非常好（图22）。使用这些三环类似物作为SMARCA2/4粘合剂，他们后续专利展示了另外416个实例。在VHL 结合剂中引入炔烃和脲将VHL 结合剂附加到连接子上是值得一提的，部分实例显示了>100倍选择性（图23）.
图22. Kymera公司的SMARCA2 高效的选择性的蛋白降解剂实例
图23. Kymera公司的SMARCA2 高效的选择性的蛋白降解剂实例
另一个专利也例证了基于VHL的氨基吡啶嗪作为SMARCA2/4结合剂与各种刚性连接剂。类似的PROTACs在MV411细胞中对SMARCA2的降解比SMARCA4表现出不同程度的选择性。目前来说，根据Kymera公司的管线和专利情况，推测其主要焦点现已并非集中于SMARCA2/4了。
3.9. Prelude Therapeutics
Prelude 是目前SMARCA2蛋白降解剂推进最为迅速的研发企业。来自Prelude公司的第一个专利包括102个基于VHL配体的化合物。SMARCA2/4 结合剂是一种苯酚取代的三环aminopyridazine。连接物的长度和组成不同，通过异恶唑与VHL相连。在NCI-H1693和NCI-H520肺癌细胞中，SMARCA2和SMARCA4的降解数据被报道。选择性最具选择性的PROTACs是化合物46-47（例子34 和92），活性为：SMARCA2 DC50 <100 nM，Dmax >75%和SMARCA4 DC50 >10µM，Dmax=50-75%（图24）。
图24. Prelude公司基于使用三环骨架与VHL的SMARCA2选择性降解剂实例
随后来自Prelude公司的专利申请包含282种化合物，所有这些化合物与之前的申请使用相同的SMARCA2/ 4 降解剂，但在本专利中针对的是CRBN配体。连接子的长度和组成都有所不同。CRBN配体由来那度胺、波马利度胺、苯基（铟）戊二酰亚胺和酰胺戊二酰亚胺组成。该专利还包括针对戊二酰亚胺的磷酸盐和酯前药。大约10%的化合物在H520 肺癌细胞检测中检测了SMARCA2和SMARCA4降解，其余的则在HeLa-HiBiT系统中进行评估。一些PROTACs 分子，化合物48-52 [实例86、91、176、182、206] 具有SMARCA2 DC50 <10 nM，Dmax >85%，SMARCA4 DC50=10-100nM，Dmax=50-75%（图25）。
图25. Prelude公司基于使用三环骨架与CRBN的SMARCA2选择性降解剂实例
在Prelude的第三项专利中，它们不是过去两次申请的三环SMARCA2/4 结合剂，而是与吡嗪融合的螺旋环SMARCA2/4 结合剂。该申请仅包含8个示例，它们都是基于VHL的PROTACs。8个例子中的2个显示出选择性，化合物53 （例1）对SMARCA2最有效和选择性（DC50 <100 nM；Dmax >75%；SMARCA4 DC50 >10000 nM；Dmax<50%）（图26）。
图26. Prelude公司基于使用螺旋环骨架与VHL的SMARCA2选择性降解剂实例
图26. Prelude公司 PRT7732分子复合物晶体结构（AACR2024）
根据clinicaltrials.gov网站，Prelude有2个化合物，PRT3789与PRT7732（WO2024059806A1），正在进入I期临床试验。其中，PRT3789是一种通过静脉输注的SMARCA2降解剂， PRT7732 则是基于CREB配体的可口服的蛋白降解剂。AACR 报告显示，PRT3789 在HeLa HiBiT系统中，SMARCA2的降解能力为0.73nM，SMARCA4的降解能力为26 nM。而 PRT7732 在HiBit 中的DC50显示为0.98nM，且对 SAMRCA4 蛋白降解DC50>3000 nM，选择性大于3000倍，细胞增殖的选择性>1000倍，于2024年8月进入临床（NCT06560645，针对SMARCA4 突变的晚期、复发、和转移的恶性实体瘤）。
4. 小结
自2019年以来，已有多家机构发布了大量关于SMARCA2溴结构域PROTACs的专利申请。此外除了 PRT7732 分子专利之外，文章未纳入2023年七月后的分子，但该靶点这两年确实发展非常迅速，是合成致死领域比较热门的靶点，后期可能会分享另一篇关于SMARCA2的ATP酶抑制剂的进展。
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