图注:DAC结构示意图
DAC的一些要点
(1)DAC 由 mAb、链接器和 PROTAC 有效负载组成。
(2) 将靶抗原的表达与降解有效载荷细胞生物学相匹配。
(3)PROTAC有效载荷必须在溶酶体中稳定,并且能安全逸出。
(4) 可能需要 DAR >4,这可能会影响偶联和 DAC 药代动力学。
PROTAC简介
在展开讲DAC之前,我们需要熟悉一下什么是PROTAC,这个火出圈的新技术你是否已经了解了呢?
PROTAC,即“蛋白水解靶向嵌合体”,该技术正在迅速改变生物学和药物化学领域。这种异双功能分子能够特异性降解细胞内的目标蛋白质,因此相对于相同实体的简单小分子抑制剂,它们具有改善和/或延长生物活性的潜力。
PROTAC的结构如下图所示:通常由识别目标蛋白质的结合元件、与 E3 连接酶结合的部分、以及连接这两个组分的间隔基组成(具体作用原理请查询“泛素化降解”)。
但是PROTAC存在较差的DMPK 特性,例如低口服生物利用度和/或快速体内清除。这成为阻碍PROTAC发展的一大因素,此外还有分子量较大(700-1100Da)、可用的E3泛素连接酶较少等问题。
一种靶向BRD4的DAC
2020 年初,Genentech公司描述了一种高效的、基于 VHL 的嵌合含溴结构域蛋白 4 (BRD4) 降解物的DAC偶联物(GNE-987),ADC和PROTAC之间通过含二硫键的可切割接头连接,它的靶向蛋白为CLL1(C型凝集素样分子-1),DAR=6。
该DAC的作用机制可能为:
DAC的抗体部分与肿瘤细胞表面的CLL1受体结合,随后偶联物被内化并转运至溶酶体(步骤1)。在该蛋白水解环境中,抗体被分解代谢成氨基酸成分,留下一个半胱氨酸残基,通过二硫键部分附加到接头的其余部分(步骤2)。然后二硫化物还原(步骤 3)提供相应的硫醇,该硫醇经历自焚以释放降解剂1从而发挥作用(步骤 4)。
在HL-60(左)和EOL-1(右)异种移植模型中,单次静脉内给药后,对照实验表明:
(1) 未偶联的 CLL1 mAb 在这些模型中没有有意义的活性。(2) 带有 GNE-987 羟基脯氨酸差向异构体有效负载的 CLL1 降解剂偶联物同样无活性。(3)靶向CLL1的正确结构DAC具有剂量依赖性的活性,抑瘤效果很显著。(4)未缀合的 GNE-987 无活性。
图注:绿色痕迹:降解物-mAb-缀合物;:紫色迹线:化合物差向异构体DAC
蓝色迹线:mAb 黑色迹线(虚线):未缀合的化合物
另一种靶向BRD4的DAC
在上述DAC出现后不久,伦敦大学公开了BRD4 降解-抗体偶联物的第二个例子。他们,采用二溴马来酰亚胺反应还原mAb 的链间二硫键生成半胱氨酸残基,用于通过硫醇重桥方法连接四个拷贝的相关接头-药物。
他们使用酯部分(黄色椭圆形)将基于 VHL 的 PROTAC 有效负载连接到一个不可切割接头上。,并使用无铜、应变促进的叠氮化物-炔烃完成最终接头结构环加成(SPAAC)反应。在将缀合物递送至溶酶体后,可通过酯裂解发生细胞内有效负载释放。该抗体靶向HER2。
在体外实验中,该DAC在 HER2 阳性细胞的两个例子中提供剂量依赖性BRD4 降解,但在两个 HER2 阴性对照细胞系中没有。
此外,荧光标记观察到 DAC在 HER2 阳性细胞中的内化,然后运输到溶酶体区室。在HER2 阴性细胞中未检测到相关的内化和运输,这一结果在使用这些细胞系的实验中表现出的缺乏降解活性一致。
未来展望
1、 尽管降解-抗体偶联物DAC领域仍处于起步阶段,但已经创建了多种此类实体,目前得到验证的DAC显示出有意义的体外和/或体内生物活性。
2、 在这些偶联物的生成中,使用 了与几种不同的 E3 连接酶结合的 PROTAC,这些有效载荷降解了几种分化良好的目标蛋白(表 1)。此外,许多不同的新型接头和 mAb连接方法用于构建所描述的 DAC(表1)。
3、 与大多数已知的细胞毒性 ADC(DAR = 2 到 4)相比,这些新实体中的许多采用了更高的有效载荷负载(DAR 值为 6),但对于典型的 DAC应用是否通常需要这种增加仍有待确定。
4、 在确定哪些PROTAC 适合 DAC 偶联以及该偶联如何最好地保持(并理想地增强)所选嵌合降解剂的生物活性方面仍然存在挑战。
参考资料:
[1] Dragovich PS. Degrader-antibody conjugates. Chem Soc Rev. 2022 May 23;51(10):3886-
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[2] Antibody Conjugation of a Chimeric BET Degrader Enables in vivo Activity. ChemMedChem. 2020 Jan 7;15(1):17-25. doi: 10.1002/cmdc.201900497.
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来源:BiG生物创新社
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作者:张士威、张磊、池明芳
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