過去幾十年,小分子藥物開發(fā)很大程度上建立在一個(gè)核心問題之上:一個(gè)靶點(diǎn)上有沒有可供藥物結(jié)合的“口袋”?
如果有,藥物分子就有機(jī)會(huì)像鑰匙一樣嵌入其中,阻斷酶活性、改變蛋白構(gòu)象,或干擾疾病相關(guān)信號(hào)通路。但對(duì)于許多重要疾病靶點(diǎn)而言,答案往往并不樂觀。尤其是轉(zhuǎn)錄因子,它們?cè)诎┌Y等疾病中扮演關(guān)鍵角色,卻常常缺少傳統(tǒng)小分子可以利用的口袋。它們的結(jié)構(gòu)高度動(dòng)態(tài),含有大量內(nèi)在無序區(qū)域,并通過復(fù)雜的蛋白-蛋白或蛋白-核酸相互作用發(fā)揮功能。因此,轉(zhuǎn)錄因子長期被視為“不可成藥”靶點(diǎn)中最具代表性的一類。
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然而,近期發(fā)表于ACS Central Science的研究為靶向這類難以成藥靶點(diǎn)提供了一個(gè)新思路。研究人員基于誘導(dǎo)接近(induced proximity)原理,設(shè)計(jì)出一種通過主動(dòng)化學(xué)表觀遺傳重編程實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄抑制(Transcriptional Repression via Active Chemical Epigenetic Reprogramming,TRACER)的創(chuàng)新藥物模式。它既不是傳統(tǒng)意義上的靶點(diǎn)抑制劑,也不是靶向蛋白降解劑,而是通過小分子把轉(zhuǎn)錄共抑制復(fù)合物帶到特定轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn),從而“沉默”疾病相關(guān)轉(zhuǎn)錄程序。
這意味著,對(duì)于那些過去難以直接抑制、也難以有效降解的轉(zhuǎn)錄因子,藥物開發(fā)或許可以走出第三條路:不一定消滅靶點(diǎn)本身,而是關(guān)閉它驅(qū)動(dòng)的疾病相關(guān)基因表達(dá)程序。
讓轉(zhuǎn)錄因子“沉默”的新分子
轉(zhuǎn)錄因子之所以重要,是因?yàn)樗鼈兂3N挥诩膊⌒盘?hào)網(wǎng)絡(luò)的核心位置。MYC、STAT3、YAP/TAZ、CTNNB1、雄激素受體(AR)和雌激素受體(ER)等轉(zhuǎn)錄因子,可以調(diào)控細(xì)胞增殖、生存、轉(zhuǎn)移、免疫逃逸和耐藥等關(guān)鍵過程。在癌癥中,這些轉(zhuǎn)錄因子往往不是普通的“參與者”,而是驅(qū)動(dòng)疾病進(jìn)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
但它們也正是藥物開發(fā)中最棘手的靶點(diǎn)之一。傳統(tǒng)小分子藥物通常需要結(jié)合明確的口袋,而許多轉(zhuǎn)錄因子的功能依賴大面積、動(dòng)態(tài)的相互作用界面。即使某些轉(zhuǎn)錄因子可以被配體結(jié)合,它們也可能通過突變、截短變體或快速周轉(zhuǎn)對(duì)現(xiàn)有藥物模式產(chǎn)生耐藥性。
這項(xiàng)研究中,研究人員設(shè)計(jì)的TRACER分子既不是簡單阻斷轉(zhuǎn)錄因子的某個(gè)結(jié)構(gòu)域,也不是把轉(zhuǎn)錄因子送去降解,而是通過表觀遺傳重編程,實(shí)現(xiàn)靶向轉(zhuǎn)錄抑制。
TRACER是一類異雙功能小分子。一端結(jié)合目標(biāo)轉(zhuǎn)錄因子,另一端招募MBD2/NuRD轉(zhuǎn)錄共抑制復(fù)合物。當(dāng)這兩端被一個(gè)合適的連接子連接起來后,小分子就像一條“分子橋梁”,把轉(zhuǎn)錄共抑制復(fù)合物帶到目標(biāo)轉(zhuǎn)錄因子正在工作的基因位點(diǎn)。隨后,NuRD復(fù)合物通過染色質(zhì)重塑和組蛋白去乙酰化等機(jī)制,降低相關(guān)區(qū)域的轉(zhuǎn)錄活性,從而讓特定基因表達(dá)程序被關(guān)閉。
換句話說,TRACER不只是作用于一個(gè)蛋白,而是作用于一個(gè)轉(zhuǎn)錄程序。它所改變的不是靶點(diǎn)是否存在,而是靶點(diǎn)能否繼續(xù)驅(qū)動(dòng)疾病相關(guān)基因表達(dá)。
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▲TRACER分子的作用機(jī)制圖解(圖片來源:參考資料[1])
在ER陽性乳腺癌細(xì)胞模型中,研究人員設(shè)計(jì)了靶向ER的TRACER分子。實(shí)驗(yàn)顯示,該分子能夠抑制ER介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性,并下調(diào)ESR1和GREB1等ER靶基因。在前列腺癌模型中,這一策略展現(xiàn)出更值得關(guān)注的潛力。AR是前列腺癌中的核心驅(qū)動(dòng)因子之一,而AR-V7等截短變體缺少配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域,可能幫助腫瘤逃逸傳統(tǒng)AR拮抗劑和部分AR降解策略。AR-V7變體持續(xù)處于激活狀態(tài),仍然會(huì)參與和AR相同或相近的轉(zhuǎn)錄調(diào)控程序。
研究人員設(shè)計(jì)的AR靶向TRACER正是利用了這一點(diǎn)。它并不是直接降解AR-V7,而是通過靶向AR相關(guān)轉(zhuǎn)錄位點(diǎn),抑制AR和AR-V7共同驅(qū)動(dòng)的下游轉(zhuǎn)錄程序。在22Rv1雄激素非依賴性前列腺癌細(xì)胞中,相關(guān)分子對(duì)AR依賴性轉(zhuǎn)錄的抑制超過90%,并下調(diào)多種AR靶基因。
從蛋白降解靶向嵌合體到TRACER,誘導(dǎo)接近正在形成藥物模式家族
TRACER并不是孤立出現(xiàn)的技術(shù)。它屬于一個(gè)更大的趨勢(shì):誘導(dǎo)接近正在從靶向蛋白降解等具體應(yīng)用,發(fā)展為一類不斷擴(kuò)展的新藥物設(shè)計(jì)原則。
在傳統(tǒng)藥物發(fā)現(xiàn)中,小分子的主要任務(wù)是結(jié)合靶點(diǎn),并通過占位、變構(gòu)調(diào)節(jié)或共價(jià)修飾等方式改變靶點(diǎn)活性。而在誘導(dǎo)接近類藥物中,小分子的角色發(fā)生了變化:它不只是“結(jié)合者”,更是“組織者”。它通過誘導(dǎo)兩個(gè)原本不一定相遇的生物分子或復(fù)合物發(fā)生接近,觸發(fā)新的細(xì)胞事件。
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蛋白降解靶向嵌合體將目標(biāo)蛋白和E3泛素連接酶拉近,誘導(dǎo)目標(biāo)蛋白降解。分子膠通過穩(wěn)定新的蛋白相互作用,誘導(dǎo)降解或改變蛋白功能。溶酶體靶向嵌合體將細(xì)胞外或膜蛋白與溶酶體運(yùn)輸受體連接起來,引導(dǎo)靶蛋白進(jìn)入溶酶體降解。自噬靶向嵌合體等策略嘗試通過自噬途徑清除特定蛋白、蛋白聚集體或細(xì)胞器。核糖核酸酶靶向嵌合體則將靶向?qū)ο笸卣沟絉NA,通過招募核糖核酸酶實(shí)現(xiàn)靶向RNA降解。
TRACER的出現(xiàn),進(jìn)一步把誘導(dǎo)接近的應(yīng)用從“改變蛋白命運(yùn)”拓展到“改寫基因表達(dá)程序”。它提示我們,誘導(dǎo)接近類藥物的終點(diǎn)并不局限于降解。只要細(xì)胞內(nèi)存在可以被重新定位、重新連接或重新利用的功能機(jī)器,小分子就有機(jī)會(huì)通過誘導(dǎo)接近創(chuàng)造新的治療模式。
從科學(xué)概念到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化,需要一體化能力
誘導(dǎo)接近類藥物的科學(xué)邏輯看似簡潔,但產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化并不簡單。
有效的誘導(dǎo)接近分子往往需要同時(shí)解決多個(gè)問題:如何發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化與靶點(diǎn)結(jié)合的配體?如何選擇合適的效應(yīng)蛋白招募端?連接子的長度、柔性和空間構(gòu)型對(duì)整個(gè)分子有什么影響?如何通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、蛋白組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、染色質(zhì)可及性分析等手段確認(rèn)作用機(jī)制?如何在效力、選擇性、細(xì)胞通透性、PK/PD、安全性和可制造性之間取得平衡?
這些問題的答案,需要藥物發(fā)現(xiàn)、合成化學(xué)、結(jié)構(gòu)與構(gòu)效關(guān)系分析、生物測(cè)試、機(jī)制驗(yàn)證、DMPK、毒理、CMC和后續(xù)開發(fā)之間的高度協(xié)同。
在靶向蛋白降解療法十余年的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化歷程中,藥明康德幾乎全程參與,為合作伙伴提供一體化賦能。在蛋白降解靶向嵌合體剛剛起步時(shí),藥明康德就前瞻性地布局相關(guān)能力和技術(shù),搭建了集發(fā)現(xiàn)、合成、分析純化和測(cè)試等能力于一體的一體化賦能平臺(tái),助力全球合作伙伴高效推進(jìn)藥物從早期發(fā)現(xiàn)到臨床試驗(yàn)階段。
伴隨著新型靶向蛋白降解技術(shù)和誘導(dǎo)接近策略的持續(xù)涌現(xiàn),藥明康德緊跟科學(xué)前沿,迅速構(gòu)建相關(guān)技術(shù)平臺(tái)。如今,相關(guān)能力已涵蓋蛋白降解靶向嵌合體、調(diào)節(jié)誘導(dǎo)接近靶向嵌合體、分子膠、自噬靶向嵌合體、溶酶體靶向嵌合體、去泛素化酶靶向嵌合體、核糖核酸酶靶向嵌合體、磷酸化誘導(dǎo)嵌合小分子以及抗體偶聯(lián)降解劑等主要分子類型。
從蛋白降解靶向嵌合體到TRACER所代表的靶向轉(zhuǎn)錄沉默,誘導(dǎo)接近類藥物正在不斷拓展其應(yīng)用范圍的邊界。每一次邊界拓展,不僅需要新的科學(xué)假設(shè),也需要將假設(shè)快速轉(zhuǎn)化為可合成、可測(cè)試、可優(yōu)化、可開發(fā)分子的系統(tǒng)能力。作為創(chuàng)新的賦能者、客戶信賴的合作伙伴以及全球健康產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)者,藥明康德將持續(xù)通過獨(dú)特的CRDMO業(yè)務(wù)模式,助力更多合作伙伴,為全球病患帶來突破性創(chuàng)新療法。
參考資料:
[1] Stieger et al., (2026). Targeted Transcriptional Repression by Induced Proximity. ACS Cent. Sci., https://doi.org/10.1021/acscentsci.5c02277
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