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[交流]
Ab-PROTAC偶聯(lián)物可選擇性降解HER2+細(xì)胞系中受體相互作用的RIPK2
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蛋白酶降解靶向嵌合物（PROTACs）是一類異雙功能分子，目前正在實現(xiàn)其作為靶向蛋白質(zhì)降解的治療策略的潛力。然而，現(xiàn)有設(shè)計的缺陷是缺乏對蛋白質(zhì)降解有效載荷的細(xì)胞選擇性靶向。本文報道了Burley團(tuán)隊發(fā)表的一篇關(guān)于HER2+細(xì)胞系中受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶2（RIPK2）的細(xì)胞靶向降解方法，實現(xiàn)PROTAC骨架的細(xì)胞選擇性傳遞的潛力。 蛋白水解靶向嵌合體（PROTACs）是一種異雙功能分子，可以選擇性地降解目標(biāo)蛋白（POI）。[1,2]PROTACs的作用機(jī)制（MoA）是POI和E3連接酶形成三元復(fù)合物，然后給靶蛋白打上泛素化的標(biāo)簽，隨后通過泛素−蛋白酶體途徑降解。[3,4]這些蛋白質(zhì)降解劑的一個特點是其降解過程具有催化性質(zhì)，使得PROTAC從三元復(fù)合物解離后能夠再循環(huán)利用。這種獨特的作用機(jī)制相較于傳統(tǒng)的非共價抑制具有更持久的藥理效應(yīng)，在體內(nèi)使用劑量較低。[5−9]與傳統(tǒng)的抑制劑策略相比，PROTACs的另一個優(yōu)勢是最終需要與POI結(jié)合并進(jìn)行降解，而不是通過與小分子的化學(xué)計量相互作用來調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能。[10] 目前，PROTACs應(yīng)用的一個主要缺陷是缺乏細(xì)胞選擇性和可變的細(xì)胞滲透性，[11]這反映在其次優(yōu)的藥代動力學(xué)特性上。[12,13]細(xì)胞靶向模塊融入PROTAC設(shè)計中，可以將PROTAC載荷輸送到所需的細(xì)胞類型，并降低脫靶毒性（Figure1A）。 一種新興的細(xì)胞選擇性遞送PROTACs平臺是將其與抗體（Ab）結(jié)合。[14]抗體藥物偶聯(lián)物（ADCs）選擇性地將分子載荷（如PROTAC）傳遞到特定的細(xì)胞類型，從而避免了對PROTAC骨架的細(xì)胞攝取進(jìn)行大量優(yōu)化的需求（Figure1B）。雖然已經(jīng)開發(fā)出了Ab-PROTAC用于細(xì)胞選擇性降解BRD4和ERα的研究，[15−17]但連接化學(xué)（可裂解vs不可裂解）、藥物在目標(biāo)細(xì)胞中的積累以及通過Ab結(jié)合可靶向多樣的POI的影響仍處于起步階段。在這里，作者擴(kuò)展了Ab-PROTAC結(jié)合物的范圍，并展示了在HER2+細(xì)胞系中對絲氨酸和蘇氨酸蛋白激酶2（RIPK2）的細(xì)胞選擇性和靶向性降解（Figure1C）。 作者通過二硫化物重連試劑（二溴吡嘧啶二酮，diBrPD），將RIPK2 PROTAC分別與抗HER2單克隆抗體（mAb），曲妥珠單抗,和抗IL-4帕索利珠單抗（陰性對照）偶聯(lián)起來，分別得到了ADC-2和ADC-3。在SKOV3 HER2+卵巢癌細(xì)胞系中評估了使用ADC-2和ADC-3對RIPK2的降解作用。與原始PROTAC相比，抗HER2的ADC-2顯示出類似的RIPK2降解水平，而抗IL-4的ADC-3在10nM濃度下沒有發(fā)生降解。意外發(fā)現(xiàn)是，在100nM以上的濃度下使用ADC-3進(jìn)行RIPK2降解（Figure3A）。由于SKOV3細(xì)胞沒有膜結(jié)合的IL-4，觀察到的降解可能是由于非特異性攝取機(jī)制，可能是巨噬細(xì)胞吞噬作用所致。[18] 為了證實RIPK2降解是通過泛素−蛋白酶體途徑發(fā)生的，作者在SKOV3細(xì)胞中加入已知的蛋白酶體抑制劑MG132（濃度為10μM），然后用PROTAC 1、ADC-2或ADC-3處理細(xì)胞，沒有觀察到任何化合物的降解，這證實了降解是通過蛋白酶體依賴的途徑發(fā)生的（Figure3C）。在ADC-1和ADC-2在1μM范圍內(nèi)均未觀察到細(xì)胞毒性（Figure3D），也排除連接子的不穩(wěn)定性導(dǎo)致PROTAC的過早釋放。 然后在HEK293 HER2-細(xì)胞系中使用HiBiT實驗檢測ADC-2和ADC-3的細(xì)胞選擇性靶向性。這兩個ADC-2和ADC-3在較高濃度下表現(xiàn)出RIPK2的降解，當(dāng)濃度超過100nM時，降解效果更為顯著。 這與在SKOV3細(xì)胞中觀察到的類似降解可能是由于非特異性細(xì)胞攝取的事實相一致。重要的是，與使用PROTAC 1時降解50%相比，兩種偶聯(lián)物在10nM時均未觀察到降解（Figure 4A）。同樣，所有化合物均未觀察到細(xì)胞毒性（Figure 4B）。 總之，作者通過使用Ab-PROTAC偶聯(lián)物，在HER2+SKOV3細(xì)胞中展示了對RIPK2的細(xì)胞選擇性降解。這種方法補(bǔ)充了ADC的發(fā)展，并且為使用具有次優(yōu)物理化學(xué)性質(zhì)的PROTAC或需要在特定細(xì)胞中選擇性傳遞PROTAC載荷的情況下提供了設(shè)計策略，為藥物開發(fā)和治療提供了新的可能性。 參考文獻(xiàn) (1) Békés, M.; Langley, D. R.; Crews, C. M. PROTAC targeted protein degraders: the past is prologue. Nat. Rev. Drug Discovery 2022,21 (3), 181−200. (2) Diehl, C. J.; Ciulli, A. Discovery of small molecule ligands for the von Hippel-Lindau (VHL) E3 ligase and their use as inhibitors and PROTAC degraders. Chem. Soc. Rev. 2022, 51 (19), 8216−8257. (3) Sakamoto, K. M.; Kim, K. B.; Kumagai, A.; Mercurio, F.; Crews, C. M.; Deshaies, R. J. PROTACs: chimeric molecules that target proteins to the Skp1-Cullin-F box complex for ubiquitination and degradation. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98 (15), 8554−8559. (4) Bondeson, D. P.; Mares, A.; Smith, I. E. D.; Ko, E.; Campos, S.; Miah, A. H.; Mulholland, K. E.; Routly, N.; Buckley, D. L.; Gustafson, J. L.; Zinn, N.; Grandi, P.; Shimamura, S.; Bergamini, G.; FaelthSavitski, M.; Bantscheff, M.; Cox, C.; Gordon, D. A.; Willard, R. R.; Flanagan, J. J.; Casillas, L. N.; Votta, B. J.; den Besten, W.; Famm, K.; Kruidenier, L.; Carter, P. S.; Harling, J. D.; Churcher, I.; Crews, C. M. Catalytic in vivo protein knockdown by small-molecule PROTACs. Nat. Chem. Biol. 2015, 11 (8), 611−617. (5) Yan, J.; Li, T.; Miao, Z.; Wang, P.; Sheng, C.; Zhuang, C. Homobivalent, Trivalent, and Covalent PROTACs: Emerging Strategies for Protein Degradation. J. Med. Chem. 2022, 65 (13), 8798−8827. (6) Nemec, V.; Schwalm, M. P.; Muller, S.; Knapp, S. PROTAC degraders as chemical probes for studying target biology and target validation. Chem. Soc. Rev. 2022, 51 (18), 7971−7993. (7) Burslem, G. M.; Smith, B. E.; Lai, A. C.; Jaime-Figueroa, S.; McQuaid, D. C.; Bondeson, D. P.; Toure, M.; Dong, H. Q.; Qian, Y. M.; Wang, J.; Crew, A. P.; Hines, J.; Crews, C. M. The Advantages of Targeted Protein Degradation Over Inhibition: An RTK Case Study. Cell Chem. Biol. 2018, 25 (1), 67−77. (8) Tinworth, C. P.; Lithgow, H.; Dittus, L.; Bassi, Z. I.; Hughes, S. E.; Muelbaier, M.; Dai, H.; Smith, I. E. D.; Kerr, W. J.; Burley, G. A.; Bantscheff, M.; Harling, J. D. PROTAC-Mediated Degradation of Bruton’s Tyrosine Kinase Is Inhibited by Covalent Binding. ACS Chem. Biol. 2019, 14 (3), 342−347. (9) Schneider, M.; Radoux, C. J.; Hercules, A.; Ochoa, D.; Dunham, I.; Zalmas, L.-P.; Hessler, G.; Ruf, S.; Shanmugasundaram, V.; Hann, M. M.; Thomas, P. J.; Queisser, M. A.; Benowitz, A. B.; Brown, K.; Leach, A. R. The PROTACtable genome. Nat. Rev. Drug Discovery 2021, 20, 789−797. (10) Shimokawa, K.; Shibata, N.; Sameshima, T.; Miyamoto, N.; Ujikawa, O.; Nara, H.; Ohoka, N.; Hattori, T.; Cho, N.; Naito, M. Targeting the Allosteric Site of Oncoprotein BCR-ABL as anAlternative Strategy for Effective Target Protein Degradation. ACS Med. Chem. Lett. 2017, 8 (10), 1042−1047. (11) Yokoo, H.; Naito, M.; Demizu, Y. Investigating the cell permeability of proteolysis-targeting chimeras (PROTACs). Expert. Opin. Drug Discovery 2023, 18 (4), 357−361. (12) Benowitz, A. B.; Scott-Stevens, P. T.; Harling, J. D. Challenges and opportunities for in vivo PROTAC delivery. Future Med. Chem. 2022, 14 (3), 119−121. (13) Guenette, R. G.; Yang, S. W.; Min, J.; Pei, B.; Potts, P. R. Target and tissue selectivity of PROTAC degraders. Chem. Soc. Rev. 2022, 51 (14), 5740−5756. (14) Dragovich, P. S. Degrader-antibody conjugates. Chem. Soc. Rev. 2022, 51 (10), 3886−3897. (15) Dragovich, P. S.; Pillow, T. H.; Blake, R. A.; Sadowsky, J. D.; Adaligil, E.; Adhikari, P.; Chen, J. H.; Corr, N.; Dela Cruz-Chuh, J.; Del Rosario, G.; Fullerton, A.; Hartman, S. J.; Jiang, F.; Kaufman, S.; Kleinheinz, T.; Kozak, K. R.; Liu, L. L.; Lu, Y.; Mulvihill, M. M.; Murray, J. M.; O’Donohue, A.; Rowntree, R. K.; Sawyer, W. S.; Staben, L. R.; Wai, J.; Wang, J.; Wei, B. Q.; Wei, W. T.; Xu, Z. J.; Yao, H.; Yu, S. F.; Zhang, D. L.; Zhang, H. Y.; Zhang, S. H.; Zhao, Y. X.; Zhou, H.; Zhu, X. Y. Antibody-Mediated Delivery of Chimeric BRD4 degraders. Part 2: Improvement of In Vitro Antiproliferation Activity and In Vivo Antitumor Efficacy. J. Med. Chem. 2021, 64 (5), 2576−2607. (16) Dragovich, P. S.; Adhikari, P.; Blake, R. A.; Blaquiere, N.; Chen, J.; Cheng, Y. X.; den Besten, W.; Han, J.; Hartman, S. J.; He, J.; He, M.; Rei Ingalla, E.; Kamath, A. V.; Kleinheinz, T.; Lai, T.; Leipold, D.; Li, C. S.; Liu, Q.; Lu, J.; Lu, Y.; Meng, F.; Meng, L.; Ng, C.; Peng, K.; Lewis Phillips, G.; Pillow, T. H.; Rowntree, R. K.; Sadowsky, J. D.; Sampath, D.; Staben, L.; Staben, S. T.; Wai, J.; Wan, K.; Wang, X.; Wei, B.; Wertz, I. E.; Xin, J.; Xu, K.; Yao, H.; Zang, R.; Zhang, D.; Zhou, H.; Zhao, Y. Antibody-mediated delivery of chimeric protein degraders which target estrogen receptor alpha (ERα). Bioorg. Med.Chem. Lett. 2020, 30 (4), No. 126907. (17) Maneiro, M. a.; Forte, N.; Shchepinova, M. M.; Kounde, C. S.;Chudasama, V.; Baker, J. R.; Tate, E. W. Antibody−PROTAC Conjugates Enable HER2-Dependent Targeted Protein Degradation of BRD4. ACS Chem. Biol. 2020, 15 (6), 1306−1312. (18) Commisso, C. The pervasiveness of macropinocytosis in oncological malignancies. Philos. Trans. R. Soc. London B 2019, 374 (1765), 20180153. |
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2023-12-01 20:37
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XG-WUST5樓
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