靶向 EGFR 突变体的 PROTAC

EGFR激活突变的非小细胞肺癌，其靶向治疗取得了巨大的进展，先后有第一、二、三代EGFR-TKI获批上市，患者临床获益明显。

第一代EGFR-TKI针对的是EGFR激酶区结构中“L858R”或“exon19 del”突变，上市的代表药物有吉非替尼、厄洛替尼和埃克替尼；研究人员基于第一代EGFR-TKI苯胺喹唑啉骨架开发了第二代的EGFR酪氨酸激酶共价抑制剂，该激酶在配体结合位点附近含有半胱氨酸残基（C797），通过迈克尔受体（如丙烯酰胺）取代喹唑啉环，可以捕获半胱氨酸残基，第二代抑制剂临床效果和抗耐药性较第一代有一定提升，上市的代表药物有阿法替尼和达克替尼；第三代EGFR-TKI对“L858R”合并“T790M”、“exon19 del”合并“T790M”的EGFR突变肿瘤细胞均表现出明显抑制活性，同时具备一定选择性（不明显抑制野生型），上市的代表药物有奥希替尼、阿美替尼、伏美替尼等。

为了解决耐药问题而生的奥希替尼等第三代EGFR-TKI，也不可避免地会出现了耐药现象。三代EGFR-TKI耐药机制分为EGFR相关与EGFR非相关两种，其中EGFR相关的耐药约占30%~45%，C797S突变占比20％左右，三级 C797S (Cys 797 → Ser 797 ) 突变会破坏Cys797和丙烯酰胺弹头之间的共价形成。

奥希替尼与EGFR/T790M和EGFR/C797S结合作用的示意图(来源：文献2)

克服含有 C797S 的 EGFR 三重突变（L858R/T790M/顺式C797S 或 Del19/T790M/顺式C797S）一般称为第四代EGFR-TKI，目前还没有该类药物上市。

上述四代小分子药物，均是靶向 EGFR 三磷酸腺苷 (ATP) 结合位点的类似药物设计策略，该策略既有优势又有劣势，这些化合物可能始终难以避免遭受药物诱导的 EGFR 突变。显然需要一种新的药物设计策略来开发具有不同作用机制的化合物，在过去的十年中，由蛋白降解靶向嵌合体 (PROTACs) 诱导的靶向蛋白质降解已成为药物发现的一种有吸引力的策略。

PROTAC（Proteolysis Targeting Chimera）蛋白降解靶向嵌合体，是一种杂合双功能小分子化合物，结构中含有两种不同配体，一个是E3 泛素连接酶的配体，另一个是与细胞中目标靶蛋白结合的配体，两个配体之间通过 Linker 相连，从而形成“三体”聚合物--靶蛋白配体-Linker-E3 配体。

PROTAC 作用模式（来源：文献2）

PROTAC 可以在细胞中与 E3 泛素连接酶和靶蛋白结合，并形成三元复合物：靶蛋白-PROTAC-E3泛素连接酶，从而导致靶蛋白的多聚泛素化并随后被 26S 蛋白酶体识别并降解。在引发靶蛋白泛素化之后，PROTAC 可从复合物中解离，并参与下一轮的催化循环。PROTAC 可能会提高蛋白质降解的选择性并逃避耐药机制，如获得性耐药突变和靶蛋白过度表达。

靶蛋白降解能够实现持续的通路抑制（来源：文献3）

笔者对公开报道的部分靶向EGFR常见突变体的PROTAC作以简述。

2018 年，Crews 组报道了针对 EGFR del19的基于吉非替尼的 PROTAC 1，和针对 EGFR L858R/T790M的基于阿法替尼的 PROTAC 2。1处理表达EGFR del19的 HCC827（非小细胞肺癌细胞）细胞，DC50达到11.7nm，2处理表达双突变体 (L858R/T790M) EGFR 的 H1975（人肺腺癌细胞）细胞，DC50达到215.8nm。

化合物1、2结构（来源：文献3）

2020年，Zhang, S.-Q组发现基于第四代EGFR-TKI 的化合物3能够有效诱导EGFR del19降解，然而，3对 EGFR L858R/T790M显示出较差的降解活性。

化合物3结构（来源：文献4）

2020年，Jian Jin组描述了一种新型 E3 连接酶 VHL 招募 EGFR 降解剂 MS39（化合物 4）和 E3 连接酶 CRBN 招募 EGFR 降解剂 MS154（化合物 5）的发现，使用蛋白水解靶向嵌合体技术。与相应的阴性对照相比，这些化合物以 E3 连接酶依赖性方式有效诱导突变型而非野生型 EGFR 在癌细胞系中的降解，并有效抑制肺癌细胞的生长。

化合物4、5结构式（来源：文献5）

2020年，Zhang, S.-Q组报道含有嘌呤结构招募 VHL 的P3（化合物6），在 DC50 值分别为 0.51nM 和 126.2 nM 的 P3 处理下，EGFR del19 和 EGFRL858R/T790M 均可被显著诱导降解，化合物P3能够显著抑制EGFR通路信号转导。此外，化合物P3可显著诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期并抑制细胞集落形成。

化合物6结构式（来源：文献6）

2020年，XingxianZhang等报道基于奥希替尼和来那度胺的新型 PROTACs EGFR 降解剂。所有化合物均在体外进行了抗增殖作用评估，对PC9细胞、HCC827细胞和H1975细胞显示出显著的抑制作用。蛋白质印迹试验分析了EGFR降解的效果，结果显示16c（化合物7）可以通过泛素化有效地降解EGFR蛋白，并在PC9细胞中达到最大降解率(Dmax = 68%)。这些发现表明，PC9细胞中的EGFR Del19可以被设计的PROTACs有效地靶向降解。

化合物7的结构式（来源：文献7）

2020年，Ke Ding 等报道一系列基于 PROTAC 的选择性 EGFR L858R/T790M 突变降解剂。最有效的化合物之一14o（化合物8）可有效选择性地降解 EGFR L858R/T790M，DC50值为 5.9 nM，而对野生型蛋白没有明显作用。进一步的机制研究表明，降解是由泛素蛋白酶体途径介导的。化合物14o可用作开发新的基于 EGFR L858R/T790M降解剂的治疗的初始先导分子。

化合物8的结构式（来源：文献8）

2020年，Grey组报道基于变构 EGFR-TKI 的PROTAC DDC-01-163（化合物9）。重要的是，9对EGFR L858R/T790M、EGFR L858R/T790M/C797S和EGFR L858R/T790M/L718Q等耐药突变体有效。DDC-01-163在Ba/F3-EGFR L858R/T790M/C797S突变细胞中显示出有效的抗增殖作用，其IC50值为0.041 μM。

化合物9结构式（来源：文献9）

2021年，Biao Jiang等报道以EGFR抑制剂canertinib和CRBN配体泊马度胺为基础，合成了两个基于CRBN的新型EGFR PROTAC，SIAIS125（化合物10）和SIAIS126（化合物11）。这两种降解物在耐EGFR TKI的肺癌细胞中显示出有效和选择性的抗肿瘤活性。首先，在30~50 nM浓度范围内，它们能选择性降解H1975细胞中的EGFRL858R+T790M抗性蛋白和PC9细胞中的EGFR del19 突变蛋白。机制研究表明PROTAC可以诱导肺癌细胞自噬。PROTAC 诱导的 EGFR 降解通过泛素/蛋白体系统和泛素/自噬/溶酶体系统起作用。

化合物10、11结构式（来源：文献10）

2022年，Jian Li, Fang Xu,Tianfeng Xu等报道针对 Del19/T790M/C797S 突变的新型 EGFR PROTAC。研究人员介绍了一系列 EGFR 蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 的设计和合成，这些嵌合体可以在表达 EGFR Del19/T790M/C797S的 Ba/F3 细胞中快速有效地诱导 EGFR 降解突变体。一种代表性6h（化合物12）呈时间和剂量依赖性地诱导 EGFR 降解，DC50为 8 nM。它还对 Ba/F3-EGFR Del19/T790M/C797S细胞显示出良好的抗增殖活性 (IC50=0.02 μM) 。6h可作为先导化合物开发用于治疗具有 EGFR C797S 突变体的耐药性非小细胞肺癌患者的治疗剂。

化合物12结构式（来源：文献11）

2022年，Zhang, S.-Q组报道发现具有嘌呤结构的新型 EGFR 配体的共价 PROTAC CP17（化合物13）可作为针对 EGFR L858R/T790M和 EGFR del19的高效降解剂，DC50值非常低，此外，CP17对 H1975 和 HCC827 细胞系表现出优异的细胞活性，且具有高选择性，机理研究表明溶酶体参与了降解过程。重要的是，共价结合策略被证明对于靶向EGFR L858R/T790M的PROTAC的设计是一种有效的方法，为进一步开发有效的靶向 EGFR 的高效 PROTAC 奠定了实践基础。

化合物13结构式和活性参数（来源：文献12）

总结：现在常规的各代（已经上市三代）小分子EGFR抑制剂不仅面临着产品同质化严重的窘境，更是在靶蛋白突变导致耐药方面问题重重，新兴的蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 技术为清除 NSCLC 治疗道路上的耐药性障碍提供了有力工具，该研究领域热度不减，期待早日有相关药物上市，造福病患。

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本文来源于：药论