2020年5月1日，上海科技大学免疫化学研究所（SIAIS）姜标教授和林海帆教授联合研究团队在药物化学领域的国际知名期刊European Journal of Medicinal Chemistry发表研究论文，题为Development of a Brigatinib degrader (SIAIS117) as a potential treatment for ALK positive cancer resistance。该研究从ALK药物耐药性现状出发，阐述开发新策略来解决癌症靶向治疗中耐药现象的重大意义。
癌症日益严重威胁着人类的健康。近10年来，靶向治疗显著提升了癌症患者的治疗效果，为人类健康事业做出有目共睹的贡献。但由于用药后癌症患者会对药物产生耐药性，这大大限制了靶向药物的长期疗效。其中ALK（Anaplastic Lymphoma Kinase，间变性淋巴瘤激酶）在多种肿瘤中的异常表达和激活会引发肿瘤的发生和进展。这些肿瘤包括NSCLC（非小细胞肺癌）、ALCL（间变性大细胞淋巴瘤）、成神经细胞瘤、IMT（炎性肌纤维母细胞瘤）等。预计到2024年，仅在NSCLC中，ALK靶向抑制剂药物估值可达12亿美金，开发ALK抑制剂具有很大的应用价值。目前耐药性问题是ALK靶向治疗中的一大难题，其中有近半数原因依赖于ALK蛋白的存在，包括ALK基因扩增和ALK激酶区点突变。近几年发展迅猛的PROTAC（靶向蛋白嵌合体）技术，具有可以降解ALK癌症驱动蛋白、彻底清除ALK靶向药耐药性产生的根基等优点，很有潜力解决耐药性问题，从而实现ALK抑制剂的应用价值。
项目团队通过研究PROTAC降解剂内部三部分的构效关系（Brigatinib类似物、linker结构、VHL-1），细胞增殖抑制活性和对ALK蛋白的降解活性筛选出基于Brigatinib的ALK降解剂SIAIS117 (图2)。 该降解剂不仅可以有效降解含激活突变的ALK融合蛋白，而且对具有G1202R耐药突变的ALK融合蛋白也展示了良好的降解效果。ALK G1202R突变是目前临床治疗中较为常见但难以克服的耐药突变，该研究首次展示了蛋白降解剂可以对ALK耐药突变高度有效。
图1. ALK降解剂构效关系
图2. SIAIS117 结构及其活性
开发的ALK降解剂SIAIS117不仅可显著抑制ALK蛋白的磷酸化，而且对ALK蛋白激酶下游信号通路pAKT的磷酸化展现良好的抑制效果（图3 上）。SIAIS117也展现出比阳性药或者阴性化合物SIAIS117NC更强的增殖抑制能力，包括表达ALK-G1202R耐药突变体的细胞（图3 中）。在体外，洗脱降解剂SIAIS117后，ALK蛋白并没有大幅度恢复，降解可维持足够长的时间，表明SIAIS117具有更彻底的抑制肿瘤正常生长的能力。
图3. SIAIS117在信号通路和ALK-G1202R耐药株中的降解图
肿瘤耐药性通常有几类情况，如点突变、信号旁路激活、细胞形态转变等等。在肺癌中，对ALK靶向药物耐药的一种机制是由非小细胞肺癌NSCLC (Non small cell lungcancer) 向小细胞肺癌SCLC (small cell lung cancer) 的转化。目前，SCLC尚没有好的治疗手段。研究团队发现SIAIS117对小细胞肺癌细胞系NCI-H69和NCI-H1688有一定的增殖抑制作用。相对于原药Brigatinib而言， SIAIS117如何对SCLC细胞系起到作用，仍然需要更多的研究。该报道首次说明蛋白降解剂除了可以通过降解靶蛋白造成对细胞的杀伤之外，还可以一种新的方式来克服肿瘤耐药。
图4. SIAIS117在SCLC细胞系NCI-H69和NCI-H1688中的活性
由于肺癌患者众多，开发可以克服耐药的ALK降解剂具有很大的临床价值，将为癌症治疗带来更多的希望。目前在PROTAC领域，分子量较大等原因一定程度上限制了降解剂类药性。因此，开发具有类药性质的降解剂将是我们今后进一步研究的重点。
在本论文中，上海科技大学免疫化学研究所博士后孙宁、2019级博士研究生任超伟为共同第一作者，免化所姜标教授、林海帆教授、杨小宝助理研究员和宋肖玲助理研究员为共同通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。该项研究在免化所分析化学、高通量筛选等平台的支持下完成，并获得了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、中国博士后科学基金以及和径生物医药有限公司的经费支持。
原文地址: https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2020.112190
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