具有研究價值的靶向 EGFR 的 PROTAC 分子盤點及應用
下面，就讓我們按照時間順序盤點一下目前為止具有不錯研究價值的靶向 EGFR 的 PROTAC 分子。
Gefitinib-based PROTAC 3
該結構發(fā)表于 2018 年 1 月，Burslem 等通過 linker 將 EGFR 結合元件 (EGFR 第一代抑制劑吉非替尼結構片段) 與 von Hippel-Lindau 配體 (用于募集相應的 VHL E3 連接酶) 結合，活性檢測發(fā)現(xiàn)該分子可以作用于 HCC827 (外顯子 19 缺失) 和 H3255 (L858R 突變)的細胞，誘導 EGFR 降解，DC50 分別為 11.7 nM 和 22.3 nM[5]。
PROTAC EGFR degrader 5
該結構發(fā)表于 2020 年 3 月，Zhang 等通過將其課題組早期 EGFR 抑制劑 EGFR-IN-5[6]與 linker-E3 (VHL) 配體連接構建了 PROTAC EGFR degrader 5 (Compound 10)。該分子可有效降解 HCC827 細胞中的 EGFRDel19，DC50 為 34.8 nM，也可以顯著誘導 HCC827 細胞凋亡 (apoptosis) 并將細胞阻滯在 G1 期[7]。
PROTAC EGFR degrader 6
該結構與上述 PROTAC EGFR degrader 5 發(fā)表于同一文獻，結構上兩者在 E3 泛素連接酶的選擇上不同，PROTAC EGFR degrader 6 (Compound 2)選擇 CRBN 配體作為 E3 泛素連接酶，它可有效降解 HCC827 細胞中的 EGFRDel19，DC50 值為 45.2 nM。PROTAC EGFR degrader 6 也可以顯著誘導 HCC827 細胞凋亡并將細胞阻滯在 G1 期[7]。
PROTAC EGFR degrader 4
該結構發(fā)表于 2020 年 12 月，Zhao 等仍然沿用上述設計思路，選用高 EGFR 抑制活性的含嘌呤衍生物作為 PROTAC 配體，通過對接模型尋找合適接頭位點，設計合成PROTAC EGFR degrader 4。它可以誘導 EGFRDel19 和 EGFRL858R/T790M 降解，DC50 值分別為 0.51 和 126 nM。PROTAC EGFR degrader 4 顯著抑制 HCC827 和 H1975 細胞系的生長，IC50 值分別為 0.83 和 203.1 nM。機制研究發(fā)現(xiàn)，誘導 EGFR 降解與自噬 (autophagy) 有關[8]。
PROTAC EGFR degrader 2
該結構發(fā)表于 2022 年 3 月，Shi 等人為了解決 PROTAC 缺乏組織特異性而產生的脫靶毒性問題，設計了一種針對實體瘤高水平硝基還原酶 (NTR) 特性的 PROTAC 分子，這種分子本身處在 VHL 配體被屏蔽的無活性形式，一旦接觸到腫瘤細胞中的 NTR 該屏蔽位點即可被還原從而釋放活性型。PROTAC EGFR degrader 2 正是這一活性型分子，它具有良好的抗增殖活性，IC50 為 4.0 nM，同時也具有良好的 EGFR 降解活性，DC50 為 36.51 nM[9]。
PROTAC EGFR degrader 2 的降解過程[9]
PROTAC EGFR degrader 3
該結構發(fā)表于 2022 年 3 月，Zhao 等首次在 EGFR PROTAC 的結構中加入共價結合片段，并分別評價了共價與可逆結合對 PROTAC 的講解能力的影響。
結果表明，共價結合的 PROTAC EGFR degrader 3 是一種高效的 PROTAC EGFR 降解劑，它對 H1975 和 HCC827 細胞具有優(yōu)異的細胞活性和高選擇性。機制研究表明，另一條有別于泛素蛋白酶體途徑的溶酶體參與了該 EGFR 突變體的降解過程[10]。
PROTAC EGFR degrader 3 的結構式
MS9427該結構發(fā)表于 2022 年 6 月，Yu 等對 PROTAC 的突變型和野生型 EGFR 降解能力做了構效關系研究，并由此開發(fā)了 MS9427。MS9427 對野生型 EGFR 和突變型 EGFRL858R 的 Kd 分別為 7.1 nM 和 4.3 nM。它通過泛素/蛋白酶體系統(tǒng) (UPS) 和自噬/溶酶體途徑有效誘導突變型 EGFRs 降解，但并未造成野生型 EGFR 的降解。MS9427 對 NSCLC 細胞增殖有較強的抑制作用。
此外研究人員還發(fā)現(xiàn) PI3K 抑制會使野生型 EGFR 致敏從而被 PROTAC 誘導降解，PI3K 抑制劑聯(lián)合治療增強了含有野生型 EGFR 的癌細胞中 EGFR 降解劑的抗增殖活性，為野生型 EGFR 過表達患者提供了潛在的治療策略[11]。
MS9427 對突變與野生型 EGFR 的不同降解方式[11]
MS9449MS9449 是一種有效的 PROTAC EGFR 降解劑，對野生型 EGFR 和突變型 EGFR L858R 的 Kd 分別為 17 nM 和 10 nM。MS9449 通過泛素/蛋白酶體系統(tǒng) (UPS) 和自噬/溶酶體途徑有效誘導突變型 EGFRs 降解。MS9449 對 NSCLC 細胞增殖有較強的抑制作用[11]。
總之，針對 EGFR 的 PROTAC 設計與開發(fā)基于目前眾多的替尼類分子，在結構設計上較為簡單，但這類分子的開發(fā)仍需要藥效學與藥代動力學的研究跟進。
此外，這種由現(xiàn)有抑制劑去開發(fā) PROTAC，以防止耐藥性問題出現(xiàn)的策略，也不失為一套成熟的新藥研發(fā)方法。
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Gefitinib-based PROTAC 3，通過 linker 將 EGFR 結合元件與 von Hippel-Lindau 配體結合，作用于 HCC827 (外顯子 19 缺失) 和 H3255 (L858R 突變) 細胞，誘導 EGFR 降解。 |
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PROTAC EGFR degrader 5 是一種 PROTAC EGFR 降解劑，可有效降解 HCC827 細胞中的 EGFRDel19，DC50 為 34.8 nM。PROTAC EGFR degrader 5 顯著誘導 HCC827 細胞凋亡。 |
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PROTAC EGFR degrader 6 是一種 PROTAC EGFR 降解劑。PROTAC EGFR degrader 6 顯著誘導 HCC827 細胞凋亡 (apoptosis) 并將細胞阻滯在 G1 期。 |
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PROTAC EGFR degrader 4 是一種有效的 PROTAC 靶向突變 EGFR。PROTAC EGFR degrader 4 誘導 EGFRDel19 和 EGFRL858R/T790M 降解， DC50 值分別為 0.51 和 126 nM。26 nM。 |
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PROTAC EGFR degrader 2 是一種有效的 PROTAC EGFR 降解劑，具有良好的抗增殖活性和良好的 EGFR 降解活性，DC50 為 36.51 nM。 |
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PROTAC EGFR degrader 3 是一種有效的 PROTAC EGFR 降解劑。PROTAC EGFR degrader 3 對 H1975 和 HCC827 細胞具有優(yōu)異的細胞活性和高選擇性。 |
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MS9427 是一種有效的 PROTAC EGFR 降解劑，對野生型 EGFR 和突變型 EGFRL858R 的 Kd 分別為 7.1 nM 和 4.3 nM。MS9427 通過泛素/蛋白酶體系統(tǒng) (UPS) 和自噬/溶酶體途徑有效誘導突變型 EGFRs 降解。 |
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PROTAC EGFR degrader 7 是一種有效的、選擇性 CRBN 招募的 PROTAC EGFRL858R/T790M 降解劑，其 DC50 為 13.2 nM。 |
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參考文獻
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3. Hirsch FR, Varella-Garcia M, Bunn PA Jr, Di Maria MV, Veve R, Bremmes RM, Barón AE, Zeng C, Franklin WA. Epidermal growth factor receptor in non-small-cell lung carcinomas: correlation between gene copy number and protein expression and impact on prognosis. J Clin Oncol. 2003 Oct 15;21(20):3798-807.
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12. Zhang W, Li P, Sun S, Jia C, Yang N, Zhuang X, Zheng Z, Li S. Discovery of highly potent and selective CRBN-recruiting EGFRL858R/T790M degraders in vivo. Eur J Med Chem. 2022 Aug 5;238:114509.
