访谈摘要

我们认为围绕PROTAC分子做成药性的优化，带来的改善可能不会很显著，与其抱守一个风险较大的分子，不如破釜沉舟，重新换一个降解思路。因此，我们便把目光投向了分子量更小，成药性可能会更优的疏水标签技术上。
——中国药科大学 徐盛涛

疏水标签（HyT）是一种很有潜力的蛋白降解方法。相较于蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC），HyT存在以下优势：（1）分子量更低；（2）避免CRBN的沙利度胺类配体产生的致畸性。经典的HyT分子一端为结合靶标的识别单元（肽段或小分子配体）；另一端是一种模拟蛋白错误折叠状态的疏水单元，可以招募蛋白伴侣或蛋白酶体诱导靶标降解。

目前的疏水单元包括金刚烷、芴、芘等，形成的HyT降解剂可成功降解人表皮生长因子受体3（HER3）、Tau蛋白等多种蛋白。但是，上述HyT体内PK性质较差，导致POI不能完全降解，进而限制了HyT分子的临床开发和广泛应用。此外，目前可应用的HyT疏水单元数量有限，同样限制了这项技术的发展。

近日，中国药科大学徐盛涛/徐进宜教授课题组在Angewandte Chemie International Edition杂志在线发表研究文章，实验发现降冰片烯可作为一种新型疏水单元，与靶标配体结合后展现了适当的生物利用度和显著的肿瘤抑制作用。

实验人员将金刚烷、芴、油酸、降冰片烯等多种潜在疏水标签与ALK抑制剂阿来替尼相连，并评估了系列化合物在EML4-ALK蛋白阳性肿瘤细胞中的肿瘤杀伤作用和蛋白降解能力。

其中，基于降冰片烯设计的Hyt-9以剂量依赖的方式有效介导EML4-ALK融合蛋白降解（DC50为134 nM），相较于目前其他报道的HyT降解剂在微摩尔或亚微摩尔水平的降解性能实现了数量级的活性提升。1 μM Hyt-9处理肿瘤细胞24 h后，EML4-ALK水平降低至24%，且洗脱Hyt-9后的48 h融合蛋白水平未恢复。因此，上述结果表明这种药物对融合蛋白的降解能力持续性强，未来有望通过降低给药频次减少ALK抑制剂对人体的毒副作用。

由于降冰片烯分子量较低，氢键供体/受体数量更少，基于降冰片烯设计的HyT降解剂PK特性优于相应的PROTAC分子。小鼠模型实验中，肿瘤生长抑制率约为50.7%-65.9%，没有出现体重减轻或其他毒性症状。在低频率给药实验中，实验人员对比Hyt-9与ALK抑制剂的体内活性发现，Hyt-9 (20 mg/kg，口服给药，两天1次)可有效抑制肿瘤生长，肿瘤抑制率为58.03%，优于相同给药方案下的ALK抑制剂 (42.20%)。

最后，为了测试这一疏水标签的通用性，研发人员将降冰片烯与另外两种ALK抑制剂ceritinib和brigatinib结合形成的HyT同样成功降解EML4-ALK蛋白（DC50分别为314 nM和89 nM）。实验人员还测试了降冰片烯能否用于降解“难成药”靶点EZH2。目前，临床获批的EZH2抑制剂的疗效有限。实验团队合成的Hyt-13分子在10 μM浓度下显著降低MDA-MB-468细胞中的EZH2水平，并在40 μM浓度下实现EZH2完全降解。相较于目前FDA批准的EZH2抑制剂tazemetostat，Hyt-13的抗肿瘤活性提高了12倍。

总结而言，降冰片烯作为一种新型疏水标签具有良好的体内活性与安全性。尽管基于降冰片烯HyT的降解机制尚未完全了解，但是这一技术进一步拓宽了蛋白降解技术的应用范畴。

专家访谈

中国药科大学 副教授

徐盛涛 博士

徐盛涛，中国药科大学药学院药物化学系副研究员，博士生导师。2010年本科毕业于中国药科大学制药工程专业，2015年获得药物化学博士学位，2018年被评为副研究员，入选江苏省“333高层次人才培养工程”三层次培养对象。长期致力于针对肿瘤、心脑血管等重大疾病开展创新小分子药物设计，以及药物合成新技术研究。发表包括Angew. Chem. Int. Ed., J. Med. Chem., Green Chem., Chem. Commun.等论文80余篇，申请新药发明专利20余项，已获得授权专利10余项，参编书籍3部。

医药魔方Pro：您是在何时、因何机缘开始研究蛋白降解技术的？

徐盛涛博士：自2015年从中国药科大学博士毕业后，我便开始在靶向蛋白降解领域开展研究。当时在文献上了解到的更多是PROTACs技术，因此在刚开始的时候我们团队也是使用这一技术做一些比较基础的研究工作。

Q2是此前我们研究的PROTACs系列中体外活性最好的一个代表分子，也是该系列中分子量相对较小的。然而在后续的成药性评价中，我们发现这个分子在大鼠上基本上没有口服生物利用度，让研究一度陷入困境。我们认为其较大的分子量导致了药代性质较差，这也是诸多PROTACs分子在研发上普遍会遇到的一个问题。我们认为围绕PROTAC分子做成药性的优化，带来的改善可能不会很显著，与其抱守一个风险较大的分子，不如破釜沉舟，重新换一个降解思路。因此，我们便把目光投向了分子量更小，成药性可能会更优的疏水标签技术上。

医药魔方Pro：目前，基于疏水标签的降解剂的研发总体处于怎样的发展阶段？

徐盛涛博士：目前基于疏水标签的降解剂的研发依然处于探索阶段，原因有二：一方面是报道的疏水标签片段较少，在降解活性，理化性质上依然存在较大的优化空间。另一方面是降解机制未明确，不同于PROTACs基于E3泛素-蛋白酶体的降解机制，就目前报道的机制来看，疏水标签的降解还伴随着诸如HSP70等分子伴侣的参与。因此探索更多的具有高活性、优良理化性质的疏水片段以及明确其对应的降解机制，对于基于疏水标签片段向临床应用发展是必由之路。

医药魔方Pro：您是如何发现新型疏水标签降冰片烯的？

徐盛涛博士：在进行疏水标签的设计时，我们结合已经报道的疏水标签片段，与体内可能参与的分子伴侣进行模拟对接，设计了一批潜在的疏水标签片段。通过比较分子量、tPSA、脂水分配系数等参数，最终筛选出几个较为合适的片段。最后经过体外降解实验研究，我们发现降冰片烯的效果不错。

医药魔方Pro：如何解决疏水标签非特异性结合带来的特异性问题？

徐盛涛博士：由于疏水标签降解剂是由目标蛋白配体以及疏水片段两部分组成的，因此提高对目标蛋白配体的活性及选择性，减少给药剂量或许对于改善疏水标签降解剂整体的选择性有帮助。

医药魔方Pro：疏水标签技术相较于其他的蛋白降解技术的优势有哪些？

徐盛涛博士：与PROTACs技术相比，虽然疏水标签的机制尚未完全明晰，但其较小的分子量提示我们其结构改造的空间较大，有望改善因分子量较大而带来的药代性质下降的问题。

与分子胶水技术相比，疏水标签技术可以根据靶标确定合适的配体与疏水标签进行结合，从而设计并筛选出具有降解活性的分子，而分子胶水则缺乏设计性，目前大多来源于偶然发现。

医药魔方Pro：未来疏水标签的应用场景有哪些？

徐盛涛博士：运用疏水标签进行脑内靶蛋白的降解是一种可供尝试的治疗策略。此外，疏水标签或可运用于不可成药蛋白的降解以及一些易通过蛋白过量表达诱发耐药的靶标的降解。

医药魔方Pro：展望未来3-5年，HyT降解剂开发会取得哪些突破?

徐盛涛博士：我认为，未来3-5年可能会有更多具有普适性的疏水标签片段被发现，并且相应的机制也会进一步被阐明。运用这些标签片段，更多可被降解的蛋白会被报道。更乐观一点，一些具有独特优势的HyT降解剂可能会得到企业的青睐，逐步开始进行临床转化。

参考资料：
[1] Shaowen Xie et al. Discovery of Norbornene as a Novel Hydrophobic Tag Applied in Protein Degradation. Angewandte Chemie International Edition. 2023.