【First-in-class药设系列】基于BCL-XL选择性PROTAC分子有效抑制肿瘤生长
BCL-XL是BCL-2家族一员，作为抗凋亡蛋白，在多种癌细胞中过度表达，是一个具有明确效果的抗肿瘤治疗靶点，已发现多类BCL-XL的抑制剂。但是BCL-XL也是血小板赖以生存的蛋白，靶向该蛋白的抑制剂往往对血小板产生了较大的毒副作用。为了解决这个问题，美国佛罗里达大学研究团队利用PROTAC的方法对之前的BCL-XL抑制剂ABT263进行了改造。保留了原化合物与靶蛋白结合的部分，又连接了一个E3连接酶配体，设计出一个新的降解剂DT2216。DT2216同时与BCL-XL以及E3连接酶结合，通过E3连接酶使靶蛋白泛素化，然后利用泛素蛋白酶系统降解靶蛋白。为了克服血小板问题，他们选择的E3连接酶是VHL,VHL在多种肿瘤细胞中表达量高，比如急性淋巴细胞白血病(ALL)，肝癌，结肠癌，前列腺癌细胞，但是在血小板中表达量很低，可以借此减少降解剂对血小板的毒性。
DT2216对于细胞更高的抗肿瘤活性，更低的血小板毒性。DT2216在MOLT-4 T-ALL细胞中可以很明显的降解靶蛋白，半数最大降解浓度(DC50)是63nm,最大降解率(Dmax)可以达到90.8%，而在血小板中，这种降解作用就不那么明显了，DC50大于3um,最大降解率是26%。并且DT2216可以有效的杀死肿瘤细胞，它的EC50是52nm，相比改造之前的抑制剂ABT263，杀伤肿瘤细胞的活性提高了接近四倍，而对于血小板的毒性大大降低了。
DT2216是一个特异性BCL-XL PROTAC。ABT263是双重抑制剂，它可以同时抑制BCL-2和BCL-XL，研究者们检测了DT2216对于BCL-2家族其他抗凋亡蛋白的活性，发现DT2216只对BCL-XL起降解作用，对于BCL-2和MCL-1都没有作用，同时蛋白组学的结果显示DT2216只减少了BCL-XL的水平，对细胞里其他的蛋白水平没有显著影响。有趣的是，DT2216与BCL-2可以结合并且有很高的亲和力Ki值为1.82nm，在细胞外蛋白结合实验 AlphaLISA实验中，BCL-2和BCL-XL都能与DT2216以及VHL形成稳定的三元复合物。可在活细胞内的蛋白结合实验nanoBRET实验中，BCL-2就不能与DT2216及VHL形成三元复合物了。这个区别产生的原因，作者推测可能是试验方法的不同，AlphaLISA实验用的是截短的BCL2蛋白，还有可能细胞内有别的蛋白干扰了他们的结合，这还有待研究。
DT2216在活体中表现出更强的抗癌效果，更弱的血小板毒性。在动物实验中，腹腔注射给药以后，肿瘤组织里的DT2216浓度显著的超过EC50，可以维持10天左右，长时间地抑制了靶蛋白的水平。同时研究者们比较了DT2216和ABT263对小鼠血小板的水平的影响，ABT263给药后大约6h血小板降到了极低的浓度，而后慢慢回升，在第三天又超出了正常水平，直到第十天恢复正常，这过程中可能出现自发性出血或者血栓。相比之下，DT2216对于血小板的作用就比较温和了，也没有出现反弹增高的情况。同时，DT2216显著抑制了肿瘤组织的生长，抗肿瘤活性比ABT263更强。
DT2216与BCL-2或MCL-1抑制剂联用。有些肿瘤细胞同时表达多种抗凋亡蛋白，比如小细胞肺癌H146，同时表达BCL-2和BCL-XL，研究者们将DT2216与BCL-2抑制剂ABT199联用，抗癌效果大大增强了，CI联合指数为0.166，表示强的协同作用。DT2216与MCL-1的抑制剂联用在细胞实验中协同作用也很明显，但是在小鼠实验中会导致小鼠的死亡，因为肝细胞也依赖MCL-1和BCL-XL生存。另外DT2216与BCL-2抑制剂ABT199联用的抗癌效果高于双重抑制剂ABT263，对血小板的毒性更小。
DT2216可以增强耐药肿瘤细胞对传统化疗药的敏感性。BCL-XL蛋白被证明与细胞的耐药性是有关的。DT2216增加了耐药乳腺癌细胞对化疗药的敏感性，增强了多西紫杉醇，长春新碱，阿霉素的抗癌作用，这种效应在前列腺癌，肝癌，结肠癌模型中也被观察到了。在一个病人来源的复发性难治性急性T淋巴细胞白血病模型中，发现DT2216与ABT199联用或者与传统化疗药物联用，抗癌效果强于单独用药，延长了小鼠中位生存时间。
参考文献
Sajid Khan etal.A selective BCL-XL PROTAC degrader achieves safe and potent antitumoractivity. Nature Medicine, 2019, 25,1938-1947