RET PROTAC的鉴定:其对髓样甲状腺癌具有优异的降解效率

《European Journal of Medicinal Chemistry》:Identification of RET PROTAC with Excellent Degradation Efficiency against Medullary Thyroid Carcinoma

【字体: 时间:2026年05月11日 来源:European Journal of Medicinal Chemistry 5.9

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  宋在元|林秀根|全恩惠|金昌尼尔|朴胜民|朴钟培|沈泰博韩国首尔瑞德门区延世大学医学院研究生院生物医学科学系,延世路50号,邮编03722摘要在转染过程中发生的RET(Rearranged during Transfection)激酶突变和重排与甲状腺癌有关。本研究旨在探讨针对R

  
宋在元|林秀根|全恩惠|金昌尼尔|朴胜民|朴钟培|沈泰博
韩国首尔瑞德门区延世大学医学院研究生院生物医学科学系,延世路50号,邮编03722

摘要

在转染过程中发生的RET(Rearranged during Transfection)激酶突变和重排与甲状腺癌有关。本研究旨在探讨针对RET相关髓样甲状腺癌(MTC)的靶向蛋白降解(TPD)策略的治疗潜力。通过对结构-活性关系(SAR)的分析,我们发现了一种新型RET-CRBN降解剂JW15,它具有出色的降解能力(DC50 = 0.3 nM)和强大的抗增殖活性(GI50 = 1.2 nM)在TT细胞(MTC)中。机制研究表明JW15通过泛素-蛋白酶体系统(UPS)降解RET激酶,并在靶标结合实验中有效招募cereblon(CRBN)E3连接酶。值得注意的是,与selpercatinib相比,JW15在抑制RET磷酸化和下游信号通路方面表现更为优越。此外,在1 nM浓度下,JW15在诱导肿瘤细胞凋亡和抑制其克隆形成能力方面比selpercatinib更有效。每周两次静脉注射20 mg/kg的JW15在RET Ba/F3异种移植模型中显示出显著的抗肿瘤效果,肿瘤生长抑制率为70%。综上所述,我们的研究为RET降解剂的结构导向设计和优化提供了基本指导,为针对RET驱动的癌症提供了一种有前景的治疗策略。

引言

RET(Rearranged during transfection)是一种单跨膜受体酪氨酸激酶,在细胞生长、增殖、存活和分化中起着关键作用。胶质细胞系衍生的神经营养因子(GDNF)家族配体(GFLs),包括GDNF、neurturin、artemin和persephin,能与四个GDNF家族配体受体(GFRα)结合,而这些受体是RET的共受体。GFLs和GFRα复合物与RET结合,促进RET二聚体的形成和激活[1]。激活的RET激酶随后刺激多种下游信号通路,从而促进细胞生长、增殖、存活和分化。这些通路包括MAPK、PI3K/AKT、STAT3、Src1(原癌基因酪氨酸蛋白激酶Src1)和FAK(焦点黏附激酶)通路。由RET突变或融合引起的这些通路的异常激活在肿瘤发生和癌症进展中起着重要作用[2],[3]。
RET可以发生基因融合,例如与动蛋白家族成员5B(KIF5B)和含有卷曲螺旋结构域6(CCDC6)的融合[4],[5]。此外,在髓样甲状腺癌(MTC)中观察到RET的高表达水平[6],[7]。RET融合阳性的非小细胞肺癌(NSCLC)约占所有NSCLC病例的2%。在髓样甲状腺癌(MTC)中,60%的散发性病例和超过90%的遗传性病例存在RET突变,这是RET突变相关癌症中最常见的类型。此外,在非髓样甲状腺癌中也有5%-10%的病例检测到RET融合,而在其他类型的肿瘤中则很少见[8],[9],[10],[11],[12],[13]。因此,RET被认为是在RET突变患者中一个重要且具有临床疗效的治疗靶点。
对于MTC的分子靶向治疗,美国食品药品监督管理局(FDA)已经批准了多靶点激酶抑制剂(如vandetanib和cabozantinib,见图1)用于治疗RET相关的MTC。此外,也进行了针对RET融合阳性NSCLC的临床研究。然而,这些疗法常常伴随脱靶毒性,包括腹泻、高血压和皮疹,这些挑战给治疗带来了困难[15],[16],[17],[18],[19]。为了解决这些问题,最近优先开发了选择性RET抑制剂,以减轻毒性相关问题。这些抑制剂包括pralsetinib和selpercatinib(见图1),临床报道它们对MTC和NSCLC患者有效。2020年,selpercatinib获得了FDA的加速批准,用于治疗RET融合阳性的NSCLC和MTC患者[20]。2024年,selpercatinib获得了FDA的批准,用于治疗RET融合阳性甲状腺癌和带有RET突变的MTC[20],[21]。
近年来,靶向蛋白降解(TPD)作为一种新的治疗方法受到了关注。在各种降解策略中,PROTAC利用泛素-蛋白酶体系统(UPS)通过化学诱导的目标蛋白与E3连接酶之间的接近(CIP)来促进蛋白质降解。与传统的基于占据位点的 pequeno-molecule 抑制剂不同,PROTAC通过事件驱动的机制发挥作用,具有多个优势,包括破坏非催化功能、能够靶向难以通过药物作用的蛋白质以及延长治疗效果。最近在RET目标蛋白降解剂方面的进展主要集中在克服对选择性RET抑制剂的耐药性上,特别是针对溶剂前沿突变(solvent-front mutations),并通过靶向蛋白降解实现更持久的RET信号通路抑制[22],[23],[24],[25],[26]。一些基于selpercatinib的PROTAC已被证明能有效降解野生型RET(WT)以及临床上相关的耐药突变体,包括V804M和G810替代突变。值得注意的是,一些降解剂表现出更好的药代动力学特性、口服生物利用度、中枢神经系统(CNS)渗透性和在工程化的Ba/F3及RET融合驱动的异种移植模型中的强大体内疗效。总体而言,这些研究确立了靶向RET降解作为一种有前景的治疗策略,以克服传统的激酶抑制方法所无法解决的耐药性问题。
在本研究中,我们使用TT细胞(一种具有MEN2A相关RET C634W突变以及突变RET基因位点串联重复的临床相关人类髓样甲状腺癌(MTC)模型,来探讨RET靶向降解的治疗潜力,从而提供了一个强大的内源性RET驱动系统用于降解剂评估[27],[28]。通过采用基于PROTAC的策略,结合两种不同的E3连接酶平台、含有氮杂环丁烷和哌啶基团的多种连接子结构以及各种CRBN结合剂,我们鉴定出JW15作为一种有效的CRBN基RET降解剂。JW15在TT细胞中表现出强大的RET降解能力,DC50值为0.3 nM,并且其抗增殖活性比亲代抑制剂selpercatinib高出475倍以上(GI50 = 1.2 nM对570 nM)。

节片

RET降解剂的合理设计

选择selpercatinib作为探索RET PROTACs的头部结构。为了确定连接子的最佳附着位点,我们首先分析了X射线晶体结构(PDB: 7JU6)[29]。吡唑[1,5-a]吡啶骨架的N-1位置的氮原子与RET铰链区域的Ala807形成氢键相互作用。3-(pyridin-2-yl)-3,6-diazabicyclo[3.1.1]heptane基团朝向P-loop方向,占据该口袋,而异丙醇基团位于...

结论

本研究描述了JW15的合理设计和全面表征。JW15在TT细胞中表现出强烈的抗增殖活性(GI50 = 1.2 nM)以及高效的靶蛋白降解能力(DC50 = 0.3 nM)。值得注意的是,与最近报道的RET降解剂RD-23相比,JW15在RET Ba/F3和TT细胞模型中显示出更强的降解活性。
此外,无偏见的全球蛋白质组学分析证实...

化学

一般信息除非另有说明,所有试剂和溶剂均来自商业供应商,未经进一步纯化直接使用。所有反应均在N2气氛下用火焰干燥的玻璃器皿进行。反应通过使用0.25 mm E. Merck预涂层的硅胶板(60 F254)进行TLC检测。TLC分析使用UV、ninhydrin或

-anisaldehyde染料进行。反应混合物的纯化通过硅胶柱层析完成

CRediT作者贡献声明

朴钟培:监督。朴胜民:研究。金昌尼尔:研究。全恩惠:研究。沈泰博:监督。宋在元:撰写——原始草稿,研究,概念构思。林秀根:撰写——原始草稿,研究

沈泰博是Magicbullettherapeutics Inc.的股东。朴钟培是OmixAI Co.的股东。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系:沈泰博报告获得了韩国健康产业发展研究所的财务支持。沈泰博报告获得了韩国国家研究基金会的财务支持。沈泰博报告获得了首尔RISE中心的财务支持。沈泰博报告获得了韩国药品开发基金的财务支持。

致谢

本研究得到了以下资助:来自NIH的R01 CA218278项目,以及通过韩国健康产业发展研究所KHIDI)资助的韩国健康技术研发项目(由卫生部资助,项目编号:RS-2024-00404555),韩国国家研究基金会(NRF)的资助(由政府MSIT)提供的资助(RS-2022-NR067525),以及通过首尔 RISE中心实施的“区域创新系统与教育(RISE)”项目,该项目由卫生部资助
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