成功降解KARS，PROTAC之后，CHAMP来了！

近几年，靶向蛋白降解剂（targeted protein degraders ）已成为新药研发领域的大热门。在代表性技术PROTAC取得突破性进展的同时，多种其它蛋白降解技术也涌现出来，如LYTAC（溶酶体靶向嵌合体）、AUTAC（自噬靶向嵌合体）、ATTEC（自噬小体绑定化合物）、ENDTAC（核内体靶向嵌合体）等。

来源：AACR

近日，在第112届美国癌症研究协会年会（AACR2021）上，致力于开发新型蛋白降解剂的生物制药公司Ranok Therapeutics公布了其分子伴侣介导的蛋白降解剂（Chaperone-mediated protein degradation, CHAMP)的最新研究进展。

分子伴侣是蛋白质稳态的关键调节因子（来源：Ranok官网）

分子伴侣（Chaperone）又称侣伴蛋白，参与一半以上的哺乳动物蛋白的折叠。分子伴侣包含许多不同的家族，如HSP60家族、HSP70家族、HSP90家族等，每个家族以不同的方式帮助蛋白质折叠。

除了参与蛋白质折叠，在某些情况下，分子伴侣还可以识别错误折叠的蛋白质，并引导它们通过泛素-蛋白酶体系统(UPS)降解。UPS是负责处理细胞中不需要的蛋白质的主要系统，其促进“垃圾”蛋白降解的功能由E3泛素连接酶介导。在细胞中，E3泛素连接酶可通过将一种叫做泛素的小蛋白贴在底物蛋白上将其标记为缺陷或受损蛋白。之后，细胞内的蛋白粉碎机（即，蛋白酶体）会降解被标记的靶蛋白。一些分子伴侣，如热休克蛋白90 (HSP90)，可直接与许多不同的E3泛素连接酶相互作用，从而辅助蛋白质降解完成，阻碍错误折叠的蛋白质的正常定位，防止它们干扰细胞的正常功能。

HSP90有数百种底物蛋白，包括激酶、转录因子、类固醇激素受体和E3泛素连接酶等。HSP90不仅可以调节很多底物蛋白和突变致癌蛋白的折叠，也可以引导其底物蛋白被蛋白酶体系统降解。相对于正常组织，在肿瘤组织中，HSP90复合物处于高度激活状态，这导致结合HSP90的小分子化合物显示出独特的肿瘤选择性药代动力学。

为了利用HSP90的这些特性，以肿瘤选择性的方式降解转录因子BRD4，Ranok Therapeutics的团队开发出了同时靶向BRD4和HSP90的异双功能小分子，也就是前文提到的分子伴侣介导的蛋白降解剂（CHAMP)。

CHAMP是一种异双功能分子，可诱导靶蛋白和分子伴侣复合物之间拉近距离，而分子伴侣复合物与UPS系统有关，可导致靶蛋白泛素化从而被蛋白酶体降解（来源：AACR）

如上图所示，CHAMP分子由3部分组成：目标蛋白binder、linker以及分子伴侣binder。在体外，用靶向BRD4的CHAMP处理MV-4-11白血病细胞导致了BRD4:CHAMP:HSP90三元复合物的形成，之后BRD4以依赖于蛋白酶体的方式被降解，白血病细胞增殖受到抑制。

 

BRD4:CHAMP:HSP90三元复合物的形成（来源：AACR）

研究还证实，BRD4-CHAMP分子可诱导BRD4的选择性降解，对HSP90其它底物蛋白影响很小。此外，研究还发现，利用CHAM技术也能够降解非HSP90底物蛋白，如突变的KRAS。

 

CHAMP能够降解依赖于HSP90和不依赖于HSP90的靶蛋白（来源：AACR）

 

在体内，也就是MV-4-11小鼠异种移植模型中，选择性BRD4-CHAMP化合物在肿瘤中的药代动力学较血浆和正常组织延长，单次给药后，其肿瘤浓度至少持续7天高于体外细胞毒性EC50值，这导致肿瘤中BRD4的持续降解，且超过90%的BRD4被降解，同时，BRD4调控的MYC基因的表达下降。

知识卡：BRD4属于BET家族蛋白一员，是多种血癌（如多发性骨髓瘤、急性髓系白血病和急性淋巴细胞白血病）中MYC和其它致癌基因表达所需的。临床前数据表明，抑制BRD4对一系列急性髓系白血病（AML）亚型均有疗效。 

BRD4-CHAMP能够在体内持续降解BRD4（来源：AACR）

 

以最大耐受剂量（100 mg/kg；1X/wk）BRD4-CHAMP治疗，单次给药后就导致显著的肿瘤消退，3 weekly doses后，BRD4-CHAMP诱导了肿瘤消退，大多数（6/8）肿瘤无法检测到了。相比每日给药（100 mg/kg；1X/day）的处于临床阶段的泛BET抑制剂MK-8628，BRD4-CHAMP显示出了疗效方面的潜在优势。

BRD4-CHAMP表现出了超越临床阶段泛BET抑制剂的体内疗效（来源：AACR）

 

此外，Ranok Therapeutic指出，CHAMP技术相对于其它靶向蛋白降解途径(如PROTAC)有许多优势，如由于可以在肿瘤组织中选择性积累，因此有望带来安全性方面的改善。

 

Ranok Therapeutics成立于2018年，总部位于杭州和马萨诸塞州波士顿，公司理想和目标是为癌症和其它严重疾病患者创造革命性的药物。