蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 是一种很有前途的治疗方式,在癌症治疗中引起了广泛关注。利用 PROTAC 技术,我们使用 Cereblon (CRBN) 和 Von Hippel – Lindau (VHL) E3 配体合成了新型结构修饰的基于 paullone 的 PROTAC。与标准阿霉素相比,PROTAC 23a 显著抑制了 MCF-7 乳腺癌细胞 (IC 50 = 0.10 µ M) 和 A549 肺癌细胞 (IC 50 = 0.12 µ M) 的生长。通过 MCF-7 细胞中的免疫印迹试验评估了这些新型 PROTAC 的降解效率。蛋白质印迹结果显示,PROTAC 23a 在浓度范围为 5.5 至 16 µ M 时降解细胞周期蛋白依赖性激酶 1 (CDK1),从而产生抗癌作用。分子对接用于确认活性 PROTAC 23a 对 CDK1 结合位点的亲和力。我们的研究结果表明了基于 paullone 的 PROTAC 作为 CDK1 降解剂的重要性,可能利用其来识别更有效的乳腺癌和肺癌临床治疗候选药物。
2001年Crews首次提出利用细胞内固有蛋白质降解机制(泛素-蛋白酶体系统)消除致病蛋白的概念,即蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)[1]。2017年以来PROTAC技术进入加速发展期[2]。根据PROTAC-DB [3] 的不完全统计,目前共有5388个PROTAC分子,其中26个PROTAC分子已进入临床试验,涉及实体瘤、血液系统癌症、自身免疫性疾病等适应症(图1)[4-6]。在过去的20年里,研究人员认识到PROTAC技术的巨大潜力,并明确了其局限性,例如溶解性和生物利用度差、对健康组织有潜在毒性(靶向和脱肿瘤毒性)[7,8]。因此,目前的前沿研究主要集中于解决PROTAC的缺点,并通过其他技术手段提高药物的可利用性,如纳米材料技术[9-11]和前体药物策略[12-14]。PROTAC技术对药物治疗产生了革命性的影响,为研究提供了新的工具
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靶向蛋白质降解 (TPD) 是药物发现中一种新兴的变革性策略,它利用细胞蛋白质降解过程来选择性消除有害蛋白质。通过实现与泛素化蛋白酶体系统的诱导接近,小分子促进致病蛋白质的降解,为以前所未有的精度和功效针对多种疾病靶向以前无法用药的蛋白质打开了大门 (图 1)。直接设计能够选择性促进诱导接近的化合物在实践中具有挑战性,因此具有可靠定量准确性的化合物筛选是 TPD 领域药物发现的关键阶段。需要对大量化合物进行准确定量筛选,这使得基于高通量质谱的工作流程成为确保准确鉴定先导化合物的不二选择。
1。中国郑州大学郑州大学与河畔癌症医院附属癌症医院的肿瘤学系。 2。 肿瘤学系,郑州大学和河南癌症医院,河南工程研究中心的胃肠道癌和Zhengzhou关键实验室的胃肠道癌精确治疗,中国Zhengzhou。 3。 中国教育部先进药物准备技术的主要实验室;食管癌预防与治疗的国家关键实验室;河南省的主要实验室药物质量和评估;药物发现与发展研究所;中国郑州郑州大学制药科学学院。 4。 XNA平台,中国郑州郑州大学制药科学学院。 5。 中医学院,香港大学,波克福拉姆,香港,中国。 6。 REGA医学研究所,医学化学研究所,Ku Leuven,Hestraat 49-Box 1041,3000 Belgium,Belgium。中国郑州大学郑州大学与河畔癌症医院附属癌症医院的肿瘤学系。2。肿瘤学系,郑州大学和河南癌症医院,河南工程研究中心的胃肠道癌和Zhengzhou关键实验室的胃肠道癌精确治疗,中国Zhengzhou。 3。 中国教育部先进药物准备技术的主要实验室;食管癌预防与治疗的国家关键实验室;河南省的主要实验室药物质量和评估;药物发现与发展研究所;中国郑州郑州大学制药科学学院。 4。 XNA平台,中国郑州郑州大学制药科学学院。 5。 中医学院,香港大学,波克福拉姆,香港,中国。 6。 REGA医学研究所,医学化学研究所,Ku Leuven,Hestraat 49-Box 1041,3000 Belgium,Belgium。肿瘤学系,郑州大学和河南癌症医院,河南工程研究中心的胃肠道癌和Zhengzhou关键实验室的胃肠道癌精确治疗,中国Zhengzhou。3。中国教育部先进药物准备技术的主要实验室;食管癌预防与治疗的国家关键实验室;河南省的主要实验室药物质量和评估;药物发现与发展研究所;中国郑州郑州大学制药科学学院。4。XNA平台,中国郑州郑州大学制药科学学院。5。中医学院,香港大学,波克福拉姆,香港,中国。6。REGA医学研究所,医学化学研究所,Ku Leuven,Hestraat 49-Box 1041,3000 Belgium,Belgium。REGA医学研究所,医学化学研究所,Ku Leuven,Hestraat 49-Box 1041,3000 Belgium,Belgium。
a 乳腺癌研究项目,莎拉坎农研究所,纳什维尔,田纳西州 37203,美国;b 华盛顿大学医学院医学系,圣路易斯,密苏里州 63110,美国;c 乳腺和胸部肿瘤学系,意大利那不勒斯 80131 国立肿瘤研究所 IRCCS“Fondazione G. Pascale”;d 医学研究与发展战略系,名古屋市立大学医学研究生院,名古屋 467-8601,日本;e 血液肿瘤学分部,华盛顿大学医学院,医学系,西雅图,华盛顿州 98195,美国;f 临床研究部,弗雷德哈钦森癌症中心,西雅图,华盛顿州 98109,美国; g 肿瘤内科,马萨诸塞州总医院癌症中心,波士顿,MA 02114,美国; h 哈佛医学院,波士顿,MA 02115,美国; i 医学肿瘤学,布罗克癌症中心,弗吉尼亚肿瘤协会,诺福克,VA 23502,美国; j 生物统计学,辉瑞公司,圣地亚哥,CA 92121,美国; k 临床开发,辉瑞公司,纽约,NY 10017,美国; l 转化肿瘤学,辉瑞公司,圣地亚哥,CA 92121,美国;临床药理学硕士,辉瑞公司,圣地亚哥,CA 92121,美国; n 临床研究,Arvinas Operations, Inc.,纽黑文,CT 06511,美国; o 肿瘤内科,Institut de Cancérologie de l'Ouest Angers-Nantes,Angers,49055,法国
摘要:蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 介导的蛋白质降解促使人们重新思考,并且正处于推动药物发现转变的关键阶段。为了充分利用这项技术的潜力,一种日益增长的模式是使用其他治疗方式丰富 PROTAC。研究人员能否成功地结合两种方式来产生具有扩展特性的多功能 PROTAC?在本期观点中,我们试图回答这个问题。我们讨论了这种可能性如何包含不同的方法,从而产生多靶点 PROTAC、光可控 PROTAC、PROTAC 结合物以及基于大环和寡核苷酸的 PROTAC。这种可能性有望进一步提高 PROTAC 的功效和选择性,最大限度地减少副作用,并击中无法用药的靶点。虽然 PROTAC 已经进入临床研究阶段,但仍必须采取额外步骤来实现多功能 PROTAC 的转化开发。需要更深入、更详细地了解最关键的挑战,以充分利用这些机会并决定性地丰富 PROTAC 工具箱。■ 简介
蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 是一种新兴的癌症靶向治疗方法,但由于细胞靶向性和穿透性较差以及体内不稳定性,PROTAC 的广泛临床应用受到限制。为了克服这些问题并提高 PROTAC 药物的体内疗效,开发了基于微流控液滴的电穿孔 (µDES) 作为一种新型细胞外囊泡 (EVs) 转染系统,可实现高效的 PROTAC 装载和体内有效递送。我们之前开发的 YX968 PROTAC 药物已显示出对 HDAC3 和 8 的选择性降解,通过双重降解有效抑制乳腺肿瘤细胞系(包括 MDA-MB-231 三阴性乳腺癌 (TNBC) 系)的生长,而不会引起整体组蛋白高乙酰化。在本研究中,我们证明基于 µDES 的 PROTAC 在 EVs 中的装载显着增强了 PROTAC 药物在 TNBC 乳腺肿瘤小鼠模型中的体内治疗功能。 NSG 小鼠已建立 MDA-MB-231 肿瘤,并通过腹膜内注射 EVs 进行肿瘤抑制研究,结果显示 HDAC 3 和 8 降解效率和肿瘤抑制率明显高于仅使用 PROTAC 的组。收集肝脏、脾脏、肾脏、肺脏、心脏和脑进行安全性测试,结果显示毒性有所改善。PROTAC 药物的 EV 递送提高了药物在体内的稳定性和生物利用度、可运输性和药物靶向能力,填补了 PROTAC 治疗功能在体内和临床转化中当前发展的重要空白。这种基于 EV 的新型药物转染和递送策略可应用于各种疗法,以增强体内递送、功效和安全性。
摘要:靶向蛋白质降解(TPD)正在成为解决传染病的最具创新性策略之一。尤其是,依赖蛋白水解靶向嵌合体(Protac)介导的蛋白质降解可能比经典抗感染的小分子药物具有多种好处。由于其具有特殊和催化的作用机制,抗感染性Protac在疗效,毒性和选择性方面可能是有利的。重要的是,Protac还可以克服抗菌耐药性的出现。此外,抗感染的protac可能有可能(i)调节“不可能”的靶标,(ii)从经典药物发现方法中使用的“回收”抑制剂,以及(iii)组合疗法的新场景。在这里,我们试图通过讨论抗病毒protac和第一类抗菌Protac的选定案例研究来解决这些点。最后,我们讨论了如何在寄生疾病中利用Protac介导的TPD领域。由于尚未报道过抗寄生虫protac,因此我们还描述了寄生虫蛋白酶体系统。虽然处于起步阶段,并且在未来的许多挑战中,我们希望Protac介导的传染病蛋白质降解可能导致下一代抗感染药物的发展。关键字:靶向蛋白质降解,泛素蛋白酶体系统,protac,传染病,抗感染药物发现,病原体■简介
1。Araldi,R.P。等人,定期散布的短篇小说重复序列(CRISPR/CAS)工具的医疗应用:全面的概述。基因,2020年。745:p。 144636。2。Frangoul,H.,T.W。 ho和S. corbacioglu,CRISPR-Cas9基因编辑,用于镰状细胞疾病和β-杂质贫血。 回复。 n Engl J Med,2021。 384(23):p。 E91。 3。 groenen,P.M.A。等人,DNA多态性的性质,在分枝杆菌 - 链球菌的直接重复簇中 - 通过一种新型分型方法施用应变分化的应用。 分子微生物学,1993。 10(5):p。 1057-1065。 4。 Ishino,Y。等,IAP基因的核苷酸 - 序列,负责大肠杆菌中碱性磷酸酶同工酶的转化,以及基因产物的鉴定。 细菌学杂志,1987年。 169(12):p。 5429-5433。 5。 Chen,J.S。 和J.A. doudna,Cas9及其CRISPR同事的化学。 自然评论化学,2017年。 1(10)。 6。 Doudna,J.A。 和E. Charpentier,带有CRISPR-CAS9的基因组工程的新领域。 科学,2014年。 346(6213):p。 1077-+。 7。 Whinn,K.S。等人,Nuclease Dead Cas9是用于DNA复制的可编程障碍。 科学报告,2019年。 9。 8。 tsai,S.Q。等,指南seq可以通过CRISPR-CAS核酸酶对靶向裂解的全基因组进行分析。 自然生物技术,2015年。 9。Frangoul,H.,T.W。ho和S. corbacioglu,CRISPR-Cas9基因编辑,用于镰状细胞疾病和β-杂质贫血。回复。n Engl J Med,2021。384(23):p。 E91。3。groenen,P.M.A。等人,DNA多态性的性质,在分枝杆菌 - 链球菌的直接重复簇中 - 通过一种新型分型方法施用应变分化的应用。分子微生物学,1993。10(5):p。 1057-1065。4。Ishino,Y。等,IAP基因的核苷酸 - 序列,负责大肠杆菌中碱性磷酸酶同工酶的转化,以及基因产物的鉴定。细菌学杂志,1987年。169(12):p。 5429-5433。5。Chen,J.S。 和J.A. doudna,Cas9及其CRISPR同事的化学。 自然评论化学,2017年。 1(10)。 6。 Doudna,J.A。 和E. Charpentier,带有CRISPR-CAS9的基因组工程的新领域。 科学,2014年。 346(6213):p。 1077-+。 7。 Whinn,K.S。等人,Nuclease Dead Cas9是用于DNA复制的可编程障碍。 科学报告,2019年。 9。 8。 tsai,S.Q。等,指南seq可以通过CRISPR-CAS核酸酶对靶向裂解的全基因组进行分析。 自然生物技术,2015年。 9。Chen,J.S。和J.A.doudna,Cas9及其CRISPR同事的化学。自然评论化学,2017年。1(10)。6。Doudna,J.A。 和E. Charpentier,带有CRISPR-CAS9的基因组工程的新领域。 科学,2014年。 346(6213):p。 1077-+。 7。 Whinn,K.S。等人,Nuclease Dead Cas9是用于DNA复制的可编程障碍。 科学报告,2019年。 9。 8。 tsai,S.Q。等,指南seq可以通过CRISPR-CAS核酸酶对靶向裂解的全基因组进行分析。 自然生物技术,2015年。 9。Doudna,J.A。和E. Charpentier,带有CRISPR-CAS9的基因组工程的新领域。科学,2014年。346(6213):p。 1077-+。7。Whinn,K.S。等人,Nuclease Dead Cas9是用于DNA复制的可编程障碍。科学报告,2019年。9。8。tsai,S.Q。等,指南seq可以通过CRISPR-CAS核酸酶对靶向裂解的全基因组进行分析。自然生物技术,2015年。9。33(2):p。 187-197。Wang,Y。等人,CRISPR系统的特异性分析揭示了脱靶基因编辑的大大增强。科学报告,2020年。10(1)。10。Zuccaro,M.V。等人,在人类胚胎中Cas9裂解后的等位基因特异性染色体去除。单元格,2020。183(6):p。 1650-+。11。Aschenbrenner,S。等人,将Cas9耦合到人工抑制域增强了CRISPR-CAS9目标特异性。科学进步,2020年。6(6)。12。Bondy-DeNomy,J。等人,抗Crispr蛋白抑制CRISPR-CAS的多种机制。自然,2015年。526(7571):p。 136-9。13。Khajanchi,N。和K. Saha,通过小分子调节进行体细胞基因组编辑,控制CRISPR。mol ther,2022。30(1):p。 17-31。14。Han,J。等人,对小分子药物的超敏反应。前疫苗,2022年。13:p。 1016730。15。Pettersson,M.和C.M. 机组人员,针对嵌合体的蛋白水解(Protacs) - 过去,现在和未来。 Div drug Discov Today Technol,2019年。 31:p。 15-27。 16。 Bondeson,D.P。 和C.M. 机组人员,小分子靶向蛋白质降解。 药理学和毒理学年度评论,第57卷,2017年。 57:p。 107-123。 17。 li,R。等人,癌症治疗中的蛋白水解靶向嵌合体(Protac):现在和未来。 分子,2022。 27(24)。 18。Pettersson,M.和C.M.机组人员,针对嵌合体的蛋白水解(Protacs) - 过去,现在和未来。Div drug Discov Today Technol,2019年。31:p。 15-27。16。Bondeson,D.P。 和C.M. 机组人员,小分子靶向蛋白质降解。 药理学和毒理学年度评论,第57卷,2017年。 57:p。 107-123。 17。 li,R。等人,癌症治疗中的蛋白水解靶向嵌合体(Protac):现在和未来。 分子,2022。 27(24)。 18。Bondeson,D.P。和C.M.机组人员,小分子靶向蛋白质降解。药理学和毒理学年度评论,第57卷,2017年。57:p。 107-123。17。li,R。等人,癌症治疗中的蛋白水解靶向嵌合体(Protac):现在和未来。分子,2022。27(24)。18。Farasat,I。和H.M. SALIS,一种CRIS/CAS9活性的生物物理模型,用于基因组编辑和基因调节的合理设计。 PLOS Comput Biol,2016年。 12(1):p。 E1004724。Farasat,I。和H.M. SALIS,一种CRIS/CAS9活性的生物物理模型,用于基因组编辑和基因调节的合理设计。PLOS Comput Biol,2016年。12(1):p。 E1004724。