PROTAC與抗體偶聯藥物的結合應用
PROTAC 的靶點
真核生物的蛋白降解途徑主要分為溶酶體途徑、泛素蛋白酶體途徑、胞液蛋白酶水解途徑和線粒體蛋白酶途徑等四種 (圖1)。其中，PROTAC 所依賴的蛋白酶體途徑主要針對細胞周期蛋白、轉錄因子、細胞表面受體以及胞內變性蛋白等進行降解。
圖 1. 不同蛋白降解途徑特征
目前，PROTAC 已有靶向 ER、AR、BTK 以及 IRAK 的分子上市，不難看出，它們都是腫瘤相關蛋白。這些腫瘤相關蛋白，在特定的腫瘤細胞有特定的表型，或本身就是致癌蛋白，比如 Kras G12C，不用考慮在正常組織中的分布，可直接被降解。
如果是一個非特異性蛋白需要開發成高靶向性的 PROTAC 該如何呢？我們總結了三種思路：一是光控 Linker 靶向釋放；二是構建 PAC 分子；三是從 E3 連接酶的特異性上設計。
非特異性蛋白靶向思路一：光控 Linker
光敏基團遮蔽：Xue 等將原 PROTAC 分子 dBET1 的靶蛋白 BRD4 配體 JQ1 用 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzeneDMNB 屏蔽，活性降低了 100 倍以上，之后再用 365 nm 的光照將 dBET1 釋放，靶蛋白 BRD4 在 1 μM 濃度下幾乎完全降解 (Dmax = 93%)。
圖 2. 光控基團遮蔽 PROTAC[4]
光敏基團異構：Pfaff 等利用偶氮苯異構體順反式距離相差 3-4Â 正好與 PROTAC linker 活性與非活性差異區間類似的特點，將原 PROTAC 分子 ARV-771 的 linker 用改造后包含順式偶氮苯的結構。順式偶氮苯可以在 415 nm 的光照下變為反式結構，恢復 ARV-771 活性鏈長。
圖 3. 光控基團異構 PROTAC[5]
非特異性蛋白靶向思路二：PAC 分子
Maneiro 等在曲妥珠單抗上通過一段連接子片段連上上文的 BRD4 降解劑 ARV-771，連接后的分子僅在 HER2 陽性乳腺癌細胞系中降解 BRD4，而避開了 HER2 陰性細胞。
圖 4. PAC 分子及其連接子[6]
非特異性蛋白靶向思路三：特殊 E3 連接酶
泛素樣 PHD 和環指結構域 1 (UHRF1) 在乳腺癌等各種癌癥中均過度表達，是環指 E3 泛素連接酶亞家族的成員，它通過與 H3K9me3 形成復合物發揮作用。Senisterra 等篩選 44000 個化合物庫中破壞 UHRF1-H3K9me3 相互作用的小分子，最后通過優化發現了 Kd 值為 2.4 μM 的 NV03。遺憾的是，目前還沒有基于 UHRF1 的針對乳腺癌的 PROTAC 分子被開發。
圖 5. NV01 作用模式及優化后 NV03 的結構[9]
總結：
PROTAC 分子雖然可以模塊化地構建靶蛋白降解分子，但是靶點選擇性的問題讓它對一些非特殊蛋白束手無策。好在，可以結合光控基團和 PAC 的技術，“錦上添花”般優化已有分子的靶向性。但最終 PROTAC 選擇性問題的解決還是需要從根本上去改造它的結構。
萬丈高樓平地起，構建 PROTAC 分子，合適的模塊是必需的。MCE 是全球前沿的科研化學品和生物活性化合物供應商，可以為科學家提供 PROTAC 相關模塊化產品，目前我們已有 PROTAC、SNIPER、PROTAC-Linker Conjugate for PAC 以及它們的構成模塊等各種產品在線。同時，我們還提供 PROTAC 產品的一體化合成服務。
PROTAC 分子設計要素:
| PROTAC |
| dBET6 是一種高效的，選擇性的，細胞透過的基于 PROTAC 技術的 BET 降解劑，IC50 值為 14 nM，具有抗腫瘤活性。 |
| PROTAC K-Ras Degrader-1 是一種基于 PROTAC 技術的有效的 K-Ras 降解劑，在 SW1573 中對 K-Ras 降解率 ≥ 70%。 |
| SNIPER |
| SNIPER (BRD)-1 由 IAP 拮抗劑 LCL-161 衍生物和 BET 抑制劑 (+)-JQ-1，通過 linker 連接組成，誘導 BRD4 降解。SNIPER (BRD)-1 同時抑制 cIAP1，cIAP2 和 XIAP，IC50 分別為 6.8 nM，17 nM 和 49 nM。 |
| SNIPER (ABL)-020 由 Dasatinib (ABL 抑制劑) 通過 linker 與 Bestatin (cIAP1 配體) 組合而成，可有效降解 BCR-ABL 蛋白。 |
| Protac-linker conjugate for PAC |
| PROTAC BRD4 Degrader-5-CO-PEG3-N3 是一種用于 PAC 的 PROTAC-linker 偶聯物，包含 BRD4 降解劑 GNE-987 和 3 個 PEG 的 linker。 |
| PAC 由 ADC linker 和 PROTAC 分子組成，PAC 與抗體偶聯。與 PROTAC (不偶聯 Ab) 相比，PAC 偶聯抗體之后更加顯著降低雌激素受體-α (ERα) 水平。 |
| PROTAC BRD4 degrader for PAC-1 是一種用于 PAC 的 PROTAC-linker 偶聯物，包含嵌合體 BET 降解劑 GNE-987 和含二硫化物的 linker。 |
參考文獻
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