WDR5蛋白是何方神圣竟引得Celgene重仓TRPH-395
2019年1月29日，加拿大一家新兴生物医药公司Triphase Accelerator与其大股东FACIT宣布与Celgene开展新的战略合作，Celgene将预先支付4000万美元用于获得许可引进TRPH-395的优先权，同时承诺高达9.4亿美元的未来研发和销售里程碑付款。据称这项交易是迄今为止加拿大药物研发机构临床前资产最大的一笔交易。
TRPH-395最初由安大略省癌症研究所（OICR）开发，是WDR5抑制剂，抑制表观遗传中组蛋白甲基化转移酶MLL1与其催化复合物WDR5蛋白-蛋白相互作用，目前处于先导化合物优化的后期阶段，用于治疗包括白血病在内的血液肿瘤及实体瘤。
一个临床前项目究竟有何魅力吸引了Celgene的BD们，开出约10亿美元的高价！TRPH-395通过直接靶向WDR5蛋白而抑制MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用，那么WDR5蛋白又是何方神圣？
图1. WDR5-MLL1（紫色）晶体复合物：WDR5蛋白属于WD40域重复家族（WD40-repeat）蛋白，WDR域含有圆环形状的七叶β-螺旋桨结构域，每个叶片各含有保守的丝氨酸-组氨酸（SH）和色氨酸-天冬氨酸（WD）序列。WDR5蛋白含有一个7叶β‑螺旋形成的中心空腔，贯穿上下。
关于WDR5蛋白
目前对WDR5的研究，多数还是集中在表观遗传学研究领域内的与组蛋白甲基转移酶MLL1及SET1家族形成复合物所起的作用及其带来的生物学效应上。WDR5蛋白（图1）主要通过与MLL1组成核心催化复合物发挥调控作用。WDR5蛋白自身不具有催化活性，但它通过识别MLL1的Win序列，与其他蛋白构成MWRAD（MLL1，WDR5，RBBP5，ASH2L及DYP-30）核心催化复合物，催化H3K4甲基化，激活基因转录参与表观调控（图2）。最近的研究表明，WDR5蛋白也参与到其他生物学过程。如在人肺癌细胞A549中，WDR5蛋白能够调节p53信号通路相关基因表达。WDR5也可以激活自我更新基因的转录，引起胚胎干细胞自我更新。WDR5与MYC的相互作用，驱动肿瘤的发生。在乳腺癌细胞中，WDR5调节Notch基因的表达。在缺氧诱导下，WDR5也能与HADC3协同激活间充质基因表达。
关于MLL1
提到WDR5蛋白，又不得不说组蛋白甲基转移酶MLL1。MLL1是组蛋白H3K4甲基化酶，在正常的胚胎发育和造血过程中发挥重要作用。在病理条件下，MLL1的基因易位表达产生MLL融合蛋白，使MLL1功能失调，引起下游基因异常表达而诱发疾病。单独MLL1蛋白对H3K4的催化能力较差，当其形成催化复合物MWARD后，催化能力大大提升。WDR5蛋白本身不具有催化能力，但作为介导MLL1与其他蛋白相互作用的桥梁分子，WDR5蛋白对MLL1的甲基转移酶功能发挥是必须的。利用小分子抑制剂阻断MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用，或突变MLL1和WDR5的其中一个，都能够有效抑制阻断白血病进程（图2）。TRPH-395就是通过结合WDR5蛋白而阻断MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用进而调控MLL1催化功能、发挥治疗作用。
图2：MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用抑制剂作用机制
MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用抑制剂研究进展
MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用抑制剂的开发，目前都处于临床前研究阶段。进展较快的主要有三个研究单位：
第一家单位就是安大略癌症研究所（Ontario Institute for Cancer Research，OICR），OICR与MaRS Innovation合作成立了Triphase Accelerator公司，OICR是最早开展研究MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用小分子抑制剂的研究所。研究者首先通过荧光偏振法进行高通量筛选获得最初的小分子抑制剂WDR5-0101，然后通过结构相似性搜索和基于晶体结构的优化获得活性、理化性质及PK性质均有提高的小分子化合物OICR-9429（图3）。笔者猜测OICR-9429可能是TRPH-395，目前已经许嫁与Celgene。化合物专利WO2017147701A1，优先权日为2016.03.01，保护通式为（图4）：
图3：MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用小分子抑制剂
图4：专利WO2017147701A1中保护的通式结构
第二个研究单位是密歇根大学王少萌教授课题组，此课题组擅长对蛋白进行简化到短肽，最后将肽修饰为小分子。通过对三肽Ac-ARA-NH2进行氨基酸/非氨基酸突变修饰、构象限制及改善理化性质修饰，获得了高活性线肽MM-102及环肽MM-401及MM-589（图5）。化合物专利为US20130150309A1及US20110312997A1，并在中国进行专利布局。王少萌教授作为亚盛医药的创始人之一，WDR5抑制剂曾出现在亚盛医药的研发管线中，不过目前已经从管线中撤出，不知是对靶点还是对此类肽类抑制剂信心不足而被雪藏，值得进一步关注。
图5：MLL1-WDR5蛋白-蛋白相互作用肽类抑制剂
第三个研究单位是国内中国药科大学尤启冬教授课题组，此课题组长期从事蛋白-蛋白相互作用方面研究。该课题组在2016年发表的文章中（Eur. J. Med. Chem. 2016, 116, 1-8，Eur. J. Med. Chem. 2016, 124, 480-489.）报道了在WDR5-0102及WDR5-47结构的基础上进一步通过结构优化获得活性较好的苯甲酸酯及联苯类化合物DDO-2084和DDO-2117（图3），靶标活性与拟肽MM-102相当，细胞水平活性优于拟肽。笔者在国家知识产权局搜索到两篇关于WDR5抑制剂的专利：CN105175284B及CN108715585A。此项研究是否已与制药公司达成协议未知。
笔者说
笔者经过文献调研发现，目前WDR5抑制剂的研究还处于早期临床前机理验证阶段，仅有细胞活性数据。但是无论是高活性拟肽MM-102/MM-401还是OICR-9429还是和后续的DDO-2117，细胞活性均不甚理想，尽管OICR-9429的理化性质及PK性质良好，仍未见理想的细胞活性。并且到目前为止，WDR5抑制剂尚未有确定的体内药效学数据报道。而Celgene重金此靶点，对此靶点充满信心。另外，针对MLL1-WDR5抑制剂的研究属于表观遗传学中的蛋白-蛋白相互作用研究。表观遗传中，除了DNA甲基化酶和HDAC抑制剂外，鲜有药物上市。组蛋白甲基化酶的研究仍处于艰难的挣扎过程中，既没有亮眼的临床数据，也没有大公司一窝蜂的涌入，让组蛋白甲基化酶靶点陷入恶性循环。而蛋白-蛋白相互作用抑制剂的研究也面临诸多困难。但是Celgene此举重金投向Triphase Accelerator尚处于临床前研究的WDR5抑制剂TRPH-395，不禁让人联想到当年吉利德收购Pharmasett的Sovaldi，索非布韦的成功能否在WDR5抑制剂上重现，让我们拭目以待！
参考资料：
1.https://facit.ca/news/facit-and-triphase-accelerator-announce-new-partnership-celgene-first-class-wdr5-leukemia
2.Z.-H.Wang et al. Bioorganic & Medicinal Chemistry 26 (2018) 356–365
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