【直播】靶向蛋白质降解剂的迭代：从单靶向到双重靶向，再到分子胶
靶向蛋白质降解领域的开发也呈现多元化，本文将介绍两种创新性思路：1. 双重靶向降解药物(Dual PROTACs)的设计新概念2. 利用蛋白降解疗法“反向“开发药物的思路
直播信息
题目主题
靶向蛋白质降解剂的迭代：从单靶向到双重靶向，再到分子胶
报告人
马连东、李华、郝殿明
报告时间
2021年12月21日 (周二) 14:00
主办方
ProteinSimple, 药融圈
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报告内容
01
双重靶向降解药物（Dual PROTACs）的设计新概念
PROTAC是一种双功能小分子，其中目标蛋白配基和E3泛素连接酶配基通过Linker连在一起，与传统小分子抑制剂相比，PROTAC有着多种优势，包括无需与靶蛋白活性位点结合就能发挥作用、可以降解难于成药靶点、其作用是事件驱动而具有催化性质，可以在更低剂量下起作用，因此特别在抗癌药物的开发中具有巨大的潜力。
但随着疾病复杂程度的增加，一个药物仅针对一个靶点的治疗理论是具有局限性的。
复杂的疾病如癌症或炎症性疾病，通常是多种因素相互作用的结果，涉及多个介导疾病病因的协同作用或多个受体的上调，以及它们之间信号网络的串扰。此外，单靶点药物还可能出现耐药性，副作用和组织毒性等导致疗效降低、病人生活质量下降。为了克服单靶点药物的不足，针对两个与疾病发展有关的不同途径进行联合用药，可以得到加合或协同效应，并降低耐药性，这是目前的主流思路之一。
另一种提高疗效的策略是设计融合两个或多个药效团的单一杂合分子，同时靶向两种或两种以上的抗肿瘤表位或靶点。这些杂合分子能够同时调节多个靶点或通路，因此通常具有更好疗效和较少的副作用。
华中科技大学同济药学院李华教授等受双靶点药物，特别是双特异性抗体的成功思路启发，提出把PROTAC和双靶向的概念结合起来，制造能够同时降解两个完全不同通路靶点的双重靶向降解分子（Dual PROTACs）。该分子不但能同时降解两个靶点，而且可以融合PROTAC和双靶点药物的优势，有可能达到和双抗体类似疗效。
图1: 设计概念示意图：（Dual PROTACs）使出“左右互博”，以两种武功打败金轮法王（肿瘤）。图片来源：李华教授课题组
图2: Dual PROTACs设计概念（图片来源：李华教授课题组）
02
利用蛋白降解疗法“反向“开发药物的思路
分子胶降解剂是一类可诱导E3泛素连接酶底物受体与靶蛋白之间发生相互作用, 经泛素化被蛋白酶体降解的小分子。与PROTAC不同的是, 分子胶对E3泛素连接酶和靶蛋白具有双配体结构特征，兼具同两个蛋白结合的功能, 促进两个蛋白发生泛素化, 对那些非可成药性靶标以及蛋白-蛋白相互作用机理也可迎刃而解。相对于PROTAC来说，分子胶具有分子量更小，化学机构更简单，空间干扰少和成药性更好的特点。但分子胶却无法像PROTAC那样通过对各组分的大规模筛选来实现，它的设计将更加困难。
图3: 来源：Targeted Protein Degradation
日前，百时美施贵宝（BMS）公司的高管在投资者活动上介绍了该公司的研发战略和重点项目，展示了其蛋白稳态（Protein Homeostasis）技术平台使用多种不同的方法来达到降解靶标蛋白的效果，其中包括称为CELMoD的分子胶类化合物。它们通过与E3泛素连接酶Cereblon结合，改变其底物特异性，让它能够标记与癌症相关的蛋白，促使它们降解。
通常的药物开发顺序是从疾病出发，先发现靶点，再开发针对靶点的创新疗法。而BMS公司开发的蛋白降解疗法CELMoD分子的开发顺序则反其道而行之，这些候选疗法的开发过程是先有针对靶点的化合物，然后再发现它们降解的蛋白靶点，最后找出与这些靶点相关的疾病。CELMoD分子是基于多发性骨髓瘤疗法泊马度胺和来那度胺开发的新型化合物。研究人员发现泊马度胺和来那度胺治疗多发性骨髓瘤的机制之一是它们可以与E3泛素连接酶CRBN相结合，从而改变CRBN为不同蛋白靶点添加泛素标签的能力。而被加上泛素标签的蛋白将会被送到细胞内的蛋白酶体中降解。因此，与泊马度胺和来那度胺功能相似的CELMoD分子能够通过与CRBN结合，提高不同靶点蛋白的降解。
03
靶向蛋白质降解剂开发的灵魂伴侣：蛋白质免疫印迹技术(Western Blot,WB）
无论何种先进的靶向蛋白降解开发技术，都需要科学家能够高效观察到细胞中浓度依赖性蛋白质降解微观环境的变化，从而做出正确的开发决策和改进计划。目前在实验室中，从低通量到高通量检测可选用的技术包括，传统Western blot、基于毛细管电泳技术的Digital Western Blot（ProteinSimple）、高通量流式细胞术（HTFC）、AlphaLISA SureFire技术、时间分辨荧光共振能量转移(TR-FRET)技术和Nano-Glo HiBiT技术。
以Digital Western Blot技术为例，该技术可在同一根毛细管中完成样品分离、捕获、固定、免疫检测和定量分析，从而实现传统蛋白质免疫印迹技术的所有实验步骤（包括蛋白质上样、分离、免疫印迹、洗涤、检测以及数据分析）自动化，有效提高蛋白质表达定量结果的精确性和重复性。全自动Digital WB技术显著地缩短了样本检测时间到3小时，直接采集化学发光或荧光信号值，利用数字化信号峰面积来表征蛋白含量，短时间内实现了目的蛋白的可视化精准定量分析。
该技术可相对和绝对定量检测目的蛋白丰度，适用于内源性的或未修饰靶蛋白分析，如果抗体表位不受干扰，也可检测修饰的标记过的蛋白质。与传统WB相比，Digital WB可实现高分子量蛋白质可靠捕获和定量分析如BRD4案例。同时，需要样本量少，只需要3 μl上样量，特别适用于细胞或降解剂有限的条件下，96孔板中收集处理过的细胞可满足检测需求。除了自动化和标准化之外，批次数据差异CV值较低，重复性好。软件符合21 CFR Part11，数据全程可记录。这些优势使其成为工业领域蛋白表达检测平台的标准配置。
报告人介绍
马连东博士
苏州开拓医药，副总裁
兼苏州开拓医药，研究院院长
马连东博士于2018年加入苏州开拓医药股份有限公司，任副总裁兼中国苏州开拓医药研究院院长。他主要负责早期药物的发现和开发，带领Kintor研发团队完成了8个IND项目和3个临床开发项目，包括在巴西领导Covide-19三期临床研究和在中国，美国进行三期IND申报以及在世界多个国家进行紧急使用权申报和批准。在加入开拓之前，他在礼来公司肿瘤科做了20年的高级研究员。他领导并参与了礼来在的10多个肿瘤药物发现项目，包括4个临床候选药物，其中药物转运抑制剂LY335979和JAK2小分子抑制剂甘地替尼
(Gandotinib /LY2784544）已完成二期临床试验。在Lilly公司工作后，他担任JAK-STAT抑制剂公司（马萨诸塞州剑桥）的高级科学顾问。马连东博士早期在哈佛大学，麻州总医院，德州大学西南医学中心，堪萨斯州立大学肿瘤生物中心完成博士后训练。马博士是美国癌症研究协会和美国血液学学会的会员，发表了10多篇期刊论文和20多篇FDA研究报告，也是Gandotinib专利的发明者。
李华教授
华中科技大学同济药学院，生物药学系主任
李华，教授/博士生导师。现任华中科技大学同济药学院生物药学系主任，沈阳药科大学无涯创新学院PI。担任中华中医药学会中药实验药理分会副秘书长，湖北省晶体学会理事长，10多个全国性专业委员会常务理事、理事；Acta Materia Medica杂志执行主编、Zoonoses杂志副主编、《沈阳药科大学学报》、《药学研究》编委。主编《中药化学》、副主编《药理学》、《中药药理学》等教材多部。在Science, Journal of Experimental & Clinical Cancer Research, Journal of Hematology & Oncology, Acta Pharmaceutica Sinica B, Clinical & Translational Medicine, Journal of Medicinal Chemistry, Pharmacological Research等高水平期刊发表论文90余篇。
郝殿明
ProteinSimple, 市场经理
2010年毕业于吉林大学，从事多肽药物抗菌的机理机制和药物开发研究。2010-2011年曾就职于药明康德上海新药开发有限公司，从事新药开发过程中药物分析工作，负责跨国药企的多个项目分析方案开发，在色谱分析方面有丰富经验。2011年底加入冷泉港生物科技，作为技术应用和市场经理，多年来进行创新性细胞、核酸和蛋白质分析技术在精准医学、生物制药和细胞治疗等领域应用开发和技术推广。2020年加入ProteinSimple，负责全自动定量Western、全自动微流控ELISA、毛细管电泳等多个创新性蛋白质分析技术在生物制药、细胞治疗和肿瘤研究等方面市场和商业推广工作。
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编辑：黄琦
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