PRMT7

近日，中国药科大学杨鹏/王晓/袁凯团队在国际权威药物化学期刊《Journal of Medicinal Chemistry》上发表了一篇题为“新型蛋白精氨酸甲基转移酶7（PRMT7）抑制剂的开发及其在前列腺癌治疗中的应用”的研究论文，该研究聚焦于前列腺癌（PCa）治疗的新靶点——蛋白精氨酸甲基转移酶7（PRMT7），并成功开发出一种高效、选择性的PRMT7抑制剂A33，为前列腺癌的治疗提供了新的策略和潜在药物候选物。一分钟速览研究背景前列腺癌（PCa）是全球男性中最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率均居高不下。尽管雄激素剥夺疗法（ADT）是高危前列腺癌的标准一线治疗方案，但大多数患者最终会对ADT产生耐药性，发展为转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC），目前仍无法治愈。因此，开发新的有效治疗方法迫在眉睫。近年来，蛋白精氨酸甲基转移酶7（PRMT7）被发现与多种癌症的发生和发展密切相关，包括前列腺癌。PRMT7在前列腺癌组织中的表达水平显著高于正常组织，且其敲低可抑制前列腺癌细胞的增殖和迁移。然而，目前针对PRMT7的有效抑制剂开发仍十分有限，且大多数已报道的抑制剂为核苷类似物，存在潜在的严重不良反应和药代动力学问题。重点内容杨鹏团队基于已报道的非核苷类PRMT7抑制剂JS1310，通过合理的药物设计策略，对化合物结构进行了多轮优化，最终获得了具有显著抗前列腺癌活性的化合物A33。A33在体外实验中显著抑制了前列腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，诱导细胞周期阻滞和凋亡，并且在体内DU-145异种移植瘤模型中有效抑制了肿瘤生长，显示出较低的毒性。机制研究表明，A33通过降低前列腺癌细胞中单甲基精氨酸（MMA）水平，调节肿瘤转移、增殖和凋亡相关蛋白的表达，并增强抗肿瘤天然免疫反应，从而发挥其抗肿瘤作用。研究总结本研究不仅为PRMT7作为前列腺癌治疗靶点提供了有力的证据，还开发出了一种高效、低毒的PRMT7抑制剂A33，为前列腺癌的治疗提供了新的药物候选物。此外，该研究还揭示了PRMT7在肿瘤发生发展中的潜在机制，为未来针对PRMT7的药物研发提供了重要的理论基础和实验依据。图片来源：ACS详细阅读01Background研究背景前列腺癌（PCa）是全球男性中最常见的恶性肿瘤之一，尤其在美国，它是男性中最常见的癌症类型，也是癌症相关死亡的主要原因之一。尽管近年来治疗方法有所改进，但大多数患者最终仍会对雄激素剥夺疗法（ADT）产生耐药性，发展为转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC），目前仍无法治愈。因此，开发新的有效治疗方法迫在眉睫。蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMTs）家族包含九个成员，根据其甲基化产物可分为三种类型。PRMT7是唯一属于第三类的成员，它仅催化单甲基精氨酸（MMA）的形成。近年来，PRMT7在多种癌症中的表达水平升高，并促进肿瘤发生和转移，包括前列腺癌。研究表明，PRMT7在前列腺癌组织中的表达高于正常组织，且其敲低可抑制前列腺癌细胞的增殖和集落形成能力。然而，目前针对PRMT7的有效抑制剂开发仍十分有限，且大多数已报道的抑制剂为核苷类似物，存在潜在的严重不良反应和药代动力学问题。因此，本研究旨在开发一种新型的非核苷类PRMT7抑制剂，以期为前列腺癌治疗提供新的策略。图片来源：ACS02Drug Design药物设计与评价①药物设计JS1310是首个被报道用于治疗慢性髓系白血病（CML）的非核苷类PRMT7抑制剂，尽管其对PRMT7的抑制活性较为温和（IC50 = 5 μM），但其独特的非核苷骨架为开发新型PRMT7抑制剂提供了良好的起点。通过对接分析JS1310与PRMT7的结合模式，作者观察到以下关键相互作用：(1) “−NH−”基团与双E环中的Glu144形成氢键；(2) 4-氨基喹啉部分指向保守的THW环，并与Ser34和Phe146（在双E环中）形成两个氢键；(3) 三甲氧基苯基部分与Val95形成氢键，并与其他几个残基存在较弱的相互作用。基于这些观察结果，作者提出了以下分子设计策略：(1) 用不同类型的芳香环替换中心的嘧啶环，因为嘧啶环与残基之间没有形成关键相互作用；(2) 用不同长度、立体构型和大小的链替换胺连接链，因为4-氨基喹啉部分在口袋内有足够的空间可以延伸；(3) 尝试在嘧啶环上引入取代基，以增加与下方小口袋的相互作用；(4) 探索4-氨基喹啉基团和三甲氧基苯基团的替代基团，以实现骨架跃迁和活性增加。这些设计策略为后续的化合物合成和优化提供了理论基础，旨在开发出具有更高PRMT7抑制活性和更好药代动力学特性的新型抑制剂。图片来源：ACS②构效关系探究研究团队首先尝试替换JS1310中的三甲氧基苯基团，但发现这些替换导致活性降低或丧失，因此保留了三甲氧基苯基团进行进一步优化。接着，他们通过引入不同的芳香环（如苯环、吡啶环和并芳香环）作为中心环A，以及不同长度和立体构型的连接链L1，发现这些改变对PRMT7活性有显著影响。特别是，用喹啉环替换5-氟吡啶环的化合物A13显示出更高的活性，其IC50值为0.61 ± 0.20 μM，比JS1310提高了约16倍。此外，含有二氢呋喃环的A15也表现出较好的活性，IC50值为2.55 ± 0.22 μM，比JS1310提高了约3.89倍。这些结果表明，中心环A对PRMT7抑制活性有重要影响，并且可以容忍多种芳香环结构，有助于提高活性。在进一步的优化中，研究团队对A13的4-氨基喹啉部分进行了修饰，但发现这些修饰导致活性降低或丧失，因此保留了4-氨基喹啉作为关键药效团。由于A13的细胞活性较低，团队转而优化A15，通过对接分析发现A15的二氢呋喃环可以延伸到由Tyr35、Met38、Arg44、Gly72、Gly74和Glu144形成的口袋中。基于这一发现，他们合成了一系列含有不同融合吡啶骨架的衍生物A29-A36，其中含有噻吩并吡啶环的A33显示出最佳的PRMT7抑制活性，其IC50值为0.50 ± 0.13 μM，比JS1310提高了约20倍。最后，团队对A33的三甲氧基苯基团进行了修饰，但未能进一步提高活性，因此最终选择A33作为最优化合物进行后续研究。A33不仅对PRMT7具有高选择性，而且在体外和体内实验中均显示出显著的抗前列腺癌活性，为前列腺癌治疗提供了新的潜在药物候选物。图片来源：ACS03In vitro In Vivo体内外评价①A33与PRMT7的直接结合以及其对PRMT7活性的抑制作用首先，利用表面等离子体共振（SPR）技术，研究团队发现A33能够直接与PRMT7蛋白结合，其结合解离常数（KD）为0.32 ± 0.10 μM，这一亲和力比JS1310（KD = 7.12 ± 2.59 μM）高出22倍。接着，作者评估了A33在细胞环境中对PRMT7催化活性的影响。由于PRMT7特异性地单甲基化底物蛋白中的精氨酸残基，研究团队通过Western blot实验，使用特异性抗单甲基精氨酸（MMA）抗体检测了A33对前列腺癌细胞中MMA水平的影响。结果显示，A33能够以浓度依赖性方式显著降低DU-145和22Rv1两种前列腺癌细胞系中约70 kDa蛋白的MMA水平，这一效果优于JS1310。此外，免疫沉淀实验表明，A33还能显著降低HSP70蛋白的MMA水平，且这种降低作用也是浓度依赖性的，进一步证实了A33对PRMT7活性的有效抑制。最后，作者还测试了A33对其他PRMT家族成员（包括PRMT1、3、4、5、6、8和9）的选择性，结果表明A33对这些PRMTs的抑制作用IC50值均大于100 μM，说明A33具有高度的PRMT7选择性。综上所述，A33不仅能够直接与PRMT7结合，还能有效抑制PRMT7的催化活性，并且对PRMT7具有高度的选择性，这些特性使其成为一种极具潜力的PRMT7抑制剂。图片来源：ACS②A33对前列腺癌（PCa）细胞的体外抗肿瘤活性实验结果表明，A33在多种前列腺癌细胞系中展现出显著的细胞生长抑制活性，其IC50值范围为0.5至0.7 μM，相较于JS1310降低了约2倍。A33在4天的处理期间持续抑制DU-145和22Rv1细胞的生长，效果优于同等浓度的JS1310。此外，A33显著抑制了DU-145和22Rv1细胞的集落形成能力，且在10 μM浓度下几乎完全消除了集落形成，表现出比JS1310更强的抑制效果。通过流式细胞术分析，A33浓度依赖性地诱导前列腺癌细胞在G0/G1期发生细胞周期阻滞，这表明A33能够抑制细胞的增殖能力。更重要的是，A33在DU-145和22Rv1细胞中诱导了显著的凋亡，且这种诱导作用是浓度依赖性的，其效果优于JS1310。在10 μM浓度下，A33诱导的凋亡率约为50%至60%，而5 μM浓度下的A33效果甚至优于10 μM浓度的JS1310。此外，A33还显著抑制了前列腺癌细胞的迁移和侵袭能力，其抑制效果比JS1310更为显著。这些实验结果表明，A33在体外对前列腺癌细胞具有显著的抗肿瘤活性，包括抑制细胞增殖、集落形成、迁移和侵袭，并诱导细胞周期阻滞和凋亡，且其效果优于已知的PRMT7抑制剂JS1310。分子机制研究表明，A33能够调节与肿瘤转移、增殖和凋亡相关的蛋白表达，包括增加上皮标记物E-钙粘蛋白（E-cadherin）的表达，降低间充质标记物N-钙粘蛋白（N-cadherin）、波形蛋白（Vimentin）和ZEB2的表达。这些结果与PRMT7敲低对EMT分子的影响一致，进一步证实了A33通过抑制PRMT7发挥其抗肿瘤作用。此外，A33还显著调节了凋亡和增殖相关蛋白的表达，如降低癌蛋白c-MYC和抗凋亡蛋白XIAP的表达，增加肿瘤抑制蛋白p53和凋亡相关蛋白如裂解型PARP和裂解型Caspase3的表达，其效果比JS1310更为显著。这些结果表明，A33在体外对前列腺癌细胞具有显著的抗肿瘤活性，包括抑制细胞增殖、集落形成、迁移和侵袭，并诱导细胞周期阻滞和凋亡，且其效果优于已知的PRMT7抑制剂JS1310。图片来源：ACS③A33在体内的安全性和抗肿瘤效果首先，通过急性毒性实验发现，小鼠能够耐受高达1000 mg/kg的A33腹腔注射，而相同剂量的JS1310会导致所有小鼠死亡，这表明A33具有较低的毒性。在给药后两周内，A33对小鼠体重和关键器官重量的影响较小，且组织学检查未发现A33处理组小鼠关键器官有明显的毒性迹象。随后，研究团队在DU-145细胞衍生的异种移植小鼠模型中评估了A33的抗肿瘤效果。结果显示，A33以20 mg/kg的剂量每日腹腔注射给药，能够显著抑制肿瘤生长，肿瘤生长抑制（TGI）率达到62.4%，而相同剂量的JS1310的TGI率为40.3%。此外，持续给药的A33对小鼠体重没有影响，再次证实了其良好的耐受性。通过苏木精-伊红（HE）和Ki67染色分析肿瘤组织发现，A33处理组的肿瘤坏死面积大于对照组和JS1310处理组，且Ki67阳性率低于对照组和JS1310处理组，这表明A33在体内抑制了肿瘤细胞的增殖并诱导了细胞死亡。此外，对肿瘤组织的免疫印迹分析也表明A33影响了与肿瘤转移、增殖和凋亡相关的蛋白表达，与体外实验结果一致。综上所述，A33在体内表现出低毒性，并且能够显著抑制前列腺癌肿瘤的生长，显示出良好的抗肿瘤效果和治疗潜力。图片来源：ACS总结前列腺癌（PCa）是全球男性中最常见且最致命的恶性肿瘤之一，尽管现有的治疗方法如雄激素剥夺疗法（ADT）在一定程度上改善了患者的预后，但大多数患者最终会对ADT产生耐药性，发展为转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC），目前仍无法治愈。因此，开发新的有效治疗方法迫在眉睫。近年来，蛋白精氨酸甲基转移酶7（PRMT7）在多种癌症中的作用引起了广泛关注，包括前列腺癌。PRMT7在前列腺癌中的表达水平高于正常组织，且其敲低或敲除能够抑制前列腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭，并抑制肿瘤生长和转移。这些发现表明PRMT7是一个有潜力的前列腺癌治疗靶点。然而，目前针对PRMT7的有效抑制剂开发仍然有限，且大多数已报道的抑制剂为核苷类似物，可能存在严重的不良反应和药代动力学问题。在本研究中，作者基于JS1310（一种非核苷类PRMT7抑制剂）进行了结构优化，通过合理的药物设计策略，开发了一系列具有更高PRMT7抑制活性和抗前列腺癌效果的化合物。最终，他们获得了代表性化合物A33，其对PRMT7的抑制活性IC50值为0.50 μM，结合亲和力KD值为0.32 μM，且对PRMT家族其他成员具有良好的选择性。A33能够降低前列腺癌细胞中单甲基精氨酸（MMA）水平，调节与肿瘤转移、增殖和凋亡相关的蛋白表达，并增强抗肿瘤天然免疫反应。尽管A33的口服生物利用度较低，但在体内实验中，A33显著抑制了前列腺癌肿瘤的生长，且表现出较低的毒性。值得注意的是，A33在体外和体内的效果均优于先导化合物JS1310。尽管如此，PRMT7基因敲除对小鼠和人类的影响表明，PRMT7的完全缺失可能导致肌肉缺陷、脂肪生成异常以及轻度智力障碍和肥胖等症状。因此，A33在体内的安全性仍需进一步详细评估。综上所述，本研究提供了一种具有潜力的前列腺癌治疗候选药物A33，为未来前列腺癌治疗的药物开发奠定了基础。参考来源：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c02978声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

2024年4月4日，叶飞教授等人在Journal of Medicinal Chemistry上发表题为“Development of (2-(Benzyloxy)phenyl)methanamine Derivatives as Potent and Selective Inhibitors of CARM1 for the Treatment of Melanoma”的文章。在这篇文章中，作者等人设计了一系列高效和高选择性的CARM1抑制剂；其中，化合物17e展现出非凡的药效和选择性（IC50 = 2 ± 1 nM），同时对黑色素瘤细胞系有显著的抗增殖活性。此外，化合物17e在黑色素异种移植模型中有良好的抗肿瘤活性，这意味着该化合物作为一种潜在的抗癌药物值得进一步研究。蛋白质精氨酸甲基化是由精氨酸甲基转移酶（PRMTs）催化的一种重要的翻译后修饰。PRMTs利用S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作为甲基供体去执行这一催化过程，从而产生S-腺苷-l-高半胱氨酸（SAH或AdoHcy）和甲基化底物。PRMT有9个成员：PRMT1到9，根据其甲基化不同可分为I型，II型和III型。I型PRMTs（PRMT1、2、3、4、6和8）催化单甲基化和不对称甲基化，产生ω-NG-单甲基精氨酸（MMA）或ω-NG和Ng-不对称二甲基精氨酸（aDMA）；II型PRMTs（PRMT5和9）催化单甲基化和对称二甲基化，产生MMA或ω-NG和NG对称二甲基精氨酸（sDMA）；III型PRMT（PRMT7）是只能催化单甲基化，专门产生MMA。与大多数的PRMTs相比，PRMT4又称为共激活因子相关的精氨酸甲基转移酶1（CARM1），表现出一个松散的作用基序，不会轻易被其他PRMTs识别，因此这是CARM1在其底物识别方面具有独特性的原因。另外，在胚胎的发育过程中，CARM1耐受性缺失意味着与靶向PRMT1或PRMT5抑制剂相比，CARM1抑制剂可能提供更广泛的治疗窗。这独特方面突出了CARM1作为治疗干预靶点的潜在优势。CARM1能够甲基化各种组蛋白和非组蛋白底物，包括H3R2、H3R17、H3R26、7RUNX1、BAF155、8PABP1、和TARPP。值得注意的是，组蛋白H3R17和H3R26的甲基化是CARM1的一个特殊的特点。因此，CARM1在多种细胞过程中发挥作用，包括细胞自噬、代谢、早期发育和mRNA的预剪接。由于其重要的生物学功能，越来越多的证据表明CARM1的过表达与多种癌症有关，包括乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、结直肠癌、肺癌、肝癌、胃癌、白血病和黑色素瘤。另外，Kumar等人发现抑制CARM1可以通过对肿瘤细胞和T细胞的双重作用对耐药肿瘤进行免疫治疗。因此，CARM1是癌症治疗的一个潜在靶点，特别是对耐药肿瘤。作者提出目前大多数具有肿瘤抑制作用的CARM1抑制剂主要是针对血液肿瘤，而针对实体肿瘤的抑制剂却很少，其疗效也有限。因此，文章重点致力于更有效的CARM1抑制剂的开发，特别是提高对实体肿瘤的选择性和疗效。在前期研究工作中，作者报告了ZL-28-6 (6)对CARM1表现出强效的抑制作用，但其选择性没有明显提高（图1）。因此，对化合物6进行结构修饰旨在进一步提高该化合物的选择性和抑制活性。图1 化合物6的结构及生物活性作者把化合物6的化学结构分为三个部分。首先，N, N-二甲基乙二胺的尾部基团插入入口通道，模拟底物精氨酸的侧链，与残基E257和E266形成氢键和盐桥，这对CARM1的催化活性至关重要。第二，中间的苯环与保守的疏水界面相互作用。第三，位于非保守区域的头部基团。此外，该化合物两个芳环之间的乙氧基增加了两个芳香环之间的灵活性，导致π−π与F152的相互作用；头部基团的氯原子与Q148形成卤素键，从而增加了对CARM1的抑制活性。（图2）图2 化合物6与CARM1的相互作用因此，作者以化合物6作为先导化合物，针对头部和尾部进行结构修饰得到一系列衍生物，评价了合成衍生物对CARM1和PRMT1的抑制活性。其中与先导化合物相比，化合物14g、14h、17e、17g和17h对CARM1抑制作用更好，同时对PRMT1抑制活性较弱（表1）。初步评价了这五个化合物在浓度为1 μM和10 μM下在A375和A2058黑色素瘤细胞系中的抗增殖活性，结果发现这些化合物在黑色素瘤细胞系中均表现出显著的增殖抑制作用，超过了已报道的阳性CARM1抑制剂EZM2302（表2）。随后，作者评价了这些化合物在小鼠肝微粒体中的代谢稳定性，化合物17e具有较低的体外清除率（CL = 132 mL/min/kg）以及半衰期延长（T1/2 = 41.55 min），展现出较高的微粒体代谢稳定性（表3）。因此，基于酶活性、细胞活性和体外代谢稳定性的评估，作者最终选择了化合物17e进行进一步的研究。表1衍生物对CARM1和PRMT1的抑制作用表2 选定的潜在CARM1抑制剂对两种细胞系的抗增殖活性表3 化合物在小鼠肝脏微粒体中的代谢稳定性首先，评估了化合物17e对不同癌细胞和正常乳腺细胞MDA-KB2的抑制作用。结果发现该化合物对黑色素瘤细胞A375具有特异性的抗增殖作用。此外，化合物17e抑制MDA-KB2细胞生长（IC50= 6.60 μM），但比A375的抗增殖半抑制浓度值大12倍，表明其有良好的安全性。图3 化合物17e对7种细胞系的抗增殖作用接下来评价了化合物17e对不同PRMTs的选择性。结果表明该化合物对不同的PRMTs表现出良好的选择性，PRMT1超过100倍，PRMT3超过450倍，PRMT6和PRMT8的选择性均超过30倍。此外，在浓度为100 μM时，17e对PRMT5和PRMT7均无抑制作用，这些结果表明该化合物具有显著的选择性。图4 化合物17e的选择性评价随后分析了化合物17e与CARM1的结合模式，利用分子对接技术预测了CARM1/17e复合物的结构，并进行了200 ns的分子动力学（MD）模拟，结果显示化合物17e在150 ns后达到平衡（图5 A）。紧接着利用MM-PBSA方法进行MD模拟，对相对结合能进行残基分解，研究与17e结合的关键氨基酸残基。Y149、F152、Y153、Q446氨基酸与化合物17e头部的苯和噻唑环形成π−π堆叠和疏水作用；氨基酸E257、M259、E266、H414和W415与化合物17e的尾部形成氢键相互作用（图5 B-D）。值得注意的是，F152和Q446在I型PRMT中是不保守的，表明它们与化合物17e的高选择性有潜在的关键作用（图5 E）。图5 （A）蛋白质和化合物17e的RMSD运动轨迹；（B-D）化合物17e与氨基酸的相互作用模式；（E）CARM1与PRMT1、3、6和8的序列比对随后，使用细胞热位移试验（CETSA）测定化合物17e是否可以进入细胞直接与CARM1蛋白相互作用。结果表明化合物17e以浓度依赖性的方式增强了CARM1的蛋白热稳定性，说明化合物17e可以进入细胞并直接与CARM1结合（图6 A，B）。此外为了探究17e是否能抑制细胞中CARM1的甲基化活性，作者检测了与17e孵育后CARM1底物的甲基化变化。用17e处理A375细胞72 h，结果显示化合物17e以剂量依赖的方式降低不对称二甲基-PABP1和整体aDMA的水平（图6 C）。另外，在A2058细胞中，17e也呈剂量依赖性地降低了不对称二甲基-PABP1的水平（图6 D）。这些发现证实了化合物17e可以通过抑制CARM1的甲基转移酶活性来影响细胞中CARM1底物的不对称二甲基化。图6 （A-B）化合物17e与CARM1蛋白之间的相互作用；（C）化合物17e降低A375中的精氨酸甲基化水平；（D）化合物17e降低A2058中的精氨酸甲基化水平最后，作者研究了化合物17e在体内的抗肿瘤活性，通过建立A375异种移植BALB/c裸鼠，分别以10 mg/kg/d和25 mg/kg/d腹腔注射药，持续14天。结果发现，化合物17e在体内可显著抑制肿瘤生长，肿瘤生长抑制率（TGI）分别为63%（25 mg/kg）和55%（10 mg/kg）（图7 A-D），并且没有明显的毒性。此外，通过蛋白印迹分析了肿瘤组织中aDMA、PABP1和PABP1me2a的水平，结果显示不对称二甲基化显著降低，这与细胞研究的结果一致（图7 E）。图7 化合物17e在A375细胞来源的异种移植物中的体内抗肿瘤活性。（A）肿瘤体积；（B）体重；（C）化合物17e处理后小鼠肿瘤重量；（D）对照组和治疗组肿瘤体积的视觉图；（E）蛋白免疫印记检测PABP1不对称二甲基化和aDMA水平在本研究中，作者采用结构辅助药物设计，对先前鉴定的I型PRMT抑制剂化合物6进行化学修饰，得到了一系列衍生物。值得注意的是，化合物17e对CARM1表现出显著的抑制活性，并对其他PRMT表现出较高的选择性。化合物17e有效抑制各种肿瘤细胞的生长，特别是黑色素瘤A375细胞，在A375异种移植模型中也显示出了抗肿瘤活性，没有引起明显的毒性。总之，化合物17e是一种高选择性和高效的CARM1抑制剂，具有良好的药理活性。这一发现为探索精氨酸甲基化调节作为一种新的癌症治疗策略铺平了道路。原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c02265声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

关注并星标CPHI制药在线"合成致死"，就是对于细胞中的两个基因，其中任何一个单独突变或者不发挥作用时，都不会导致细胞死亡；而两者同时突变或者不能表达时，就会导致细胞死亡，利用该原理可实现选择性杀伤肿瘤细胞而不对正常体细胞产生影响。       尽管如今"合成致死"的概念已蓬勃发展，成为新兴热门赛道。但是其发展经历了漫长的过程。2014年，全球首款"合成致死"理念相关药物PARP（多聚ADP核糖聚合酶）抑制剂Olaparib，获FDA批准用于治疗卵巢癌。自此，"合成致死"由概念变成现实。目前，全球共有六款PARP抑制剂获批上市，用于治疗卵巢癌、胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌等疾病。       在继PARP抑制剂上市后，"合成致死"作为肿瘤学疗法开发的新兴领域引起大家的热情。随着科学技术的发展，以及细胞损伤修复机制研究的深入，研究发现除了PARP，还有其它一些合成致死靶点如ATR、ATM、WEE1、DNA-PK、BRCA、RAD51、PRMT5、MAT2A和POLQ等。       2024开年以来，多款"合成致死"新型靶点药物获批临床， 例如先声药业的USP1小分子抑制剂SIM0501、勤浩医药的KIF18A抑制剂GH2616、阿斯利康（AstraZeneca）的靶向MTA和PRMT5复合物的新一代PRMT5抑制剂AZD3470、诺华（Novartis）的潜在"first-in-class"WRN抑制剂HRO761等等。下面笔者将对今年以来获批靶向合成致死领域的药物进行简要梳理和分析，旨在阐明这些"合成致死"新靶点作为肿瘤治疗靶点的意义。       USP1       USP1是一种去泛素化酶，能通过多个通路促进DNA修复。在许多癌症中，USP1有显著的过表达，而阻断USP1能抑制某些肿瘤细胞的DNA修复，尤其是同源重组缺陷（HRD）肿瘤，从而引起肿瘤细胞凋亡。另有研究表明，抑制USP1或下游信号通路会导致HRD肿瘤细胞对PARP抑制剂更敏感。因此USP1被认为是治疗携带HRD突变肿瘤的一种颇具前景的合成致死靶点，并可能与PARP抑制剂产生协同作用。       目前，全球针对USP1靶点已开发出多款在研药物，详见下表。在研USP1抑制剂大多处于早期研发阶段，最快进入1期临床。此次先声药业获批临床的USP1抑制剂SIM0501是一种小分子口服、非共价、高选择性USP1抑制剂。据先声药业公告显示，该药物在临床前体外和体内药理研究中单药或与PARP抑制剂联合，均对HRD肿瘤有显著的抗增殖活性。此前，SIM0501已获美国FDA批准进入临床研究，拟用于晚期实体瘤的治疗。       KIF18A       KIF18A 蛋白属于驱动蛋白-8 亚型。KIF18A 蛋白在多种类型的癌症中过表达，例如肺癌、卵巢癌、子宫颈癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、结肠癌和膀胱癌。研究认为 KIF18A 影响丝粒微管正端的运动从而控制正确的染色体定位和纺锤体张力。在具有染色体不稳定性的肿瘤细胞中，异常的微管运动使这类细胞尤为依赖 KIF18A 蛋白来减少纺锤体微管与着丝粒的接触转换以及限制微管生长。当具有染色体不稳定性的肿瘤细胞中缺失 KIF18A 蛋时，细胞的中心体会发生碎片化，并且有丝分裂进程会变慢或者终止。但这些现象并不会发生在具有正常染色体的细胞。因此 KIF18A 蛋白的活性对于正常细胞的增殖并不会有很大影响，但对于染色体不稳定的肿瘤的生长非常关键。因此，开发 KIF18A 抑制剂是一种对抗具有染色体不稳定性的肿瘤的新的有潜力的方法。       靶向KIF18A的药物开发还处于较早期的阶段。最 先进入临床的化合物是安进开发AMG650，2023年3月7日，Volastra Therapeutics 宣布安进授予其sovilnesib (AMG650)的全球独家许可，不包括中国。同时，Volastra Therapeutics自有的KIF18A抑制剂VLS-1488也进入了临床1期研究。       在国内，仅勤浩医药研发的GH2616于今年1月获批临床。体内外研究表明，GH2616具有极高的活性和选择性，单药在多个CIN移植瘤模型中显示出显著的抗肿瘤疗效。该分子成药性良好，口服生物利用度高，显示出较长的半衰期等针对该靶点更有利的PK性质。同时GH2616透脑性良好，具备治疗脑部肿瘤及脑转移适应症的潜力。       此外，湃隆生物、人福医药、微境生物、杭州英创、英矽智能均有公开的KIF18A抑制剂专利，但目前还处于临床前研究阶段。       PRMT5       PRMT（蛋白质精氨酸甲基转移酶）能够使多种蛋白甲基化，并在基因表达、剪接和DNA损伤修复等生物学过程中发挥重要作用。在哺乳动物中，共有9种PRMTs, 分为I、II、III三种类型。其中I型包括PRMT1、2、3、4、6、8，主要催化生成单甲基精氨酸（MMA）和不对称二甲基精氨酸（ADMA）；Ⅱ型包括PRMT5、9，主要催化生成MMA和对称二甲基精氨酸（SDMA）；III型包括PRMT7，主要催化生成MMA。其中PRMT5是关注度最高的一种亚型。       PRMT5通过对称二甲基化，翻译后修饰组蛋白和其他蛋白质；这种由PRMT5催化的蛋白质底物甲基化在调节关键细胞进程中起着重要作用，如DNA修复、细胞周期进展、转录调控和RNA剪接等。PRMT5被认为是一种潜在的致癌基因。       公开资料显示，第一代基于SAM和（或）底物进行设计PRMT5抑制剂的毒性较大，安全窗口窄。因此，行业正在开发新一代PRMT5抑制剂，以期选择性抑制MTAP缺失的细胞而不影响正常的细胞，提高药物的安全性。       AZD3470正是阿斯利康开发的一款新一代PRMT5抑制剂。根据ClinicalTrials官网信息，阿斯利康正在开展两项1/2期临床研究，以评估AZD3470作为单药疗法以及与其他抗癌药物联合用于血液系统恶性肿瘤和MTAP缺陷晚期/转移性实体瘤受试者的安全性、耐受性和初步疗效等。       目前，已经有5个二代PRMT5抑制剂进入临床。如下表：       WRN       WRN是一种与DNA修复、端粒维持、细胞周期检查点响应等有关的解螺旋酶，参与包括DNA损伤修复、端粒维持、自噬、基因组维护等多种生物学过程。       微卫星不稳定性（microsatelliteinstability，MSI）是一种肿瘤细胞中由错配修复受损或缺陷导致而出现新的微卫星等位基因的现象。MSI可以导致肿瘤细胞基因组进一步紊乱和突变，从而促进恶性肿瘤的发生发展，是公认的重要致癌途径之一。       近年来研究发现，MSI恶性肿瘤的生长高度依赖WRN解旋酶，相关结果显示，MSI-H细胞在WRN沉默后，细胞发生明显的凋亡，而MSS（微卫星稳定性）细胞未观察到细胞凋亡现象，随着WRN可能是MSI恶性肿瘤的合成致死新靶点的发现，基于靶向MSI恶性肿瘤的WRN抑制剂的研究也引起了科研人员和药物研发人员的兴趣。       其中，诺华的HRO-761是WRN抑制剂中研究进度最靠前的药物，目前已进入到临床1期研究阶段，也是目前唯一一款进入临床阶段的WRN抑制剂，在研适应症包括MSI实体瘤、MMRD实体瘤和MSI结直肠癌。       图片来源：智慧芽新药情报库       结语PARPi显著的疗效让大家看到了合成致死在肿瘤领域的广泛应用前景，但由于 BRCA1/2功能恢复、非BRCA1依赖的HR恢复、恢复复制叉稳定性等原因，耐药问题也随之而来，寻找新的合成致死相互作用及精确靶标也是科学家进一步探索思考的点。       目前PARPi之外的合成致死研究总体还处于探索阶段，以临床前和Ⅰ/Ⅱ期临床试验研究为主。随着USP1、WRN、KIF18A、ATR、ATM、PRMT5等合成致死新靶点不断涌现， 一批跨国巨头和国内药企积极布局， "合成致死"抑制剂有望成为肿瘤治疗的又一把利器。       参考来源       1. Yuanxiang Wang et al; Protein Arginine Methyltransferase 5 (PRMT5) as an Anticancer Target and ItsInhibitor Discovery; J. Med. Chem. 2018, 61, 9429-9441       2. Yudao shen et al; Discovery of First-in-Class Protein Arginine Methyltransferase 5 (PRMT5) Degraders; J. Med. Chem. 2020, 63, 9977-9989  3. Genetic control of cell size at cell division in yeast[J]. Nature, 1975, 256(5518): 547-551       4. Nijman S M, Friend S H. Potential of the Synthetic Lethality Principle[J]. Science, 2013, 342(6160): 809-811. DOI：10.1126/science.1244669【智药研习社课程预告】来源：CPHI制药在线声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼点击阅读原文，进入智药研习社~