Nature Communications：选择性SMARCA2-PROTAC
2022-12-25 精准药物 精准药物 发表于安徽省
作者发现了一种全新的选择性SMARCA2-PROTAC药物分子，在SMARCA4mut模型中显示出强效的体外生长抑制和体内疗效
2022年11月10日，美国Genentech公司的Robert L. Yauch团队在Nature Communications上发表了题为《Selective PROTAC-mediated degradation of SMARCA2 is efficacious in SMARCA4 mutant cancers》的文章。作者在文章中报道了一种强效、选择性的SMARCA2-PROTAC, A947。它在缺乏选择性SMARCA2/4结合的情况下，实现了选择性SMARCA2降解，并且在SMARCA4mut模型中，与野生型相比具有强效的体外生长抑制和体内疗效。全局泛素化图谱和蛋白质组学分析显示用A947处理未出现相关的脱靶效应，这为含有SMARCA4mut的肿瘤患者提供了新的潜在治疗机会。
SWI/SNF是一种多亚基染色质重塑复合体，能够促进染色质重构，以调节关键的细胞过程，包括转录调节和DNA修复。其催化功能由两种相互排斥的ATP解旋酶SMARCA2/4赋予。SMARCA2/4具有很强同源性，除了高度保守的ATPase结构域(93%的同源性)外，这两种蛋白质都含有一个保守的溴主结构域(96%的同源性)(BD)，可以与乙酰化染色质相互作用。SMARCA4功能缺失突变在多种恶性肿瘤亚群中富集，纯合突变主要发生在非小细胞肺癌(NSCLC) 中。SMARCA2蛋白对于SMARCA4功能缺失的细胞具有一定的功能补偿性，在成年小鼠中，同时敲除SMARCA2和SMARCA4基因将导致小鼠死亡。由于SMARCA2/4具有很强同源性，因此抑制剂往往选择性不佳，如何实现SMARCA2的选择性抑制成了科学家们研究的热点。蛋白水解靶向嵌合体(Proteolysis targeting chimeras, PROTACs)是一种新兴的治疗方式，它依赖形成三元复合物发挥蛋白质的降解作用，与传统的小分子抑制剂相比，更具有选择性，并且其通过非选择性的配体实现选择性的蛋白降解已经被证实。
作者将一个能够结合SMARCA2/4和PBRM1的溴域的小分子配体(5th BD)与VHL配体连接起来合成了PROTAC分子 A947 (图1a)。A947与SMARCA2和SMARCA4的溴域结合亲和力没有差异(图1b)。(SMARCA2 Kd =93nM, SMARCA4 Kd = 65nM) 在SW1573细胞中，A947潜在地降解SMARCA2，DC50为39 pM, 在10nm时达到96%的最大降解(图1c,d)。相比之下，需要28倍浓度A947才能在SMARCA4上实现DC50(1.1nM)，在接近100nM时实现92%的最大降解。这种降解选择性的程度与所评估的SMARCA2/4的特定亚型无关(图1e)。此外，A947对降解PBRM1表现出类似的选择性(图1e，1 d)。通过竞争性rescue实验，作者发现A947对SMARCA2的降解依赖于泛素蛋白酶体途径（图1f）。全局泛素图谱和蛋白质组学分析进一步验证了A947在高浓度下降解这些靶蛋白具有高度特异性（图2a、b）。
图 1
图 2
接下来作者评估了A947对细胞增殖的影响。在SMARCA4 mut NCI-H1944细胞中，A947能够剂量依赖性地抑制其生长 (图3a)。在多种SMARCA4 mut肺癌模型(图3b, c)以及两种缺乏SMARCA2/4表达的细胞系中，SMARCA4 mut肺癌细胞系对A947治疗最敏感，整个细胞系的中位IC 50为7nM，SMARCA4 WT细胞对A947的敏感性显著降低，中位IC 50为86nM。对缺乏SMARCA2/4表达的细胞生长无影响。a947介导的降解主要导致SMARCA4 mut模型的G1阻滞，而在对照细胞系中没有观察到(图3d)。在转录水平上，A947介导的SMARCA2降解主要导致SMARCA4 mut细胞的转录抑制，这与SMARCA2作为染色质调节器的作用一致(图3e)。
图 3
接下来，作者初步评估了在SMARCA4 mutHCC515异种移植体内单次静脉注射40mg / kg A947后的药效学(PD)效应(图4a)，静脉注射A947可使肿瘤SMARCA2蛋白水平迅速降低(4h降低96%)，并在24h时达到最大降低。随后，作者采用每隔一周40mg / kg静脉注射A947的给药方案，对两种不同的SMARCA4 mut肺癌异种移植模型HCC515和HCC2302进行药效学研究(图4b, c)。在两种模型中均观察到肿瘤生长的统计学显著降低，HCC515模型的生长几乎完全抑制，HCC2302模型的肿瘤生长抑制达到60%。研究结束时还测量了肿瘤药效学和生物标志物反应;给药后24小时。A947治疗导致两种模型中肿瘤SMARCA2蛋白水平下降95%以上，但在HCC515模型中观察到KRT80转录的抑制略强(图4d)。为了确定SMARCA4 mut模型中的肿瘤生长抑制是否是由于SMARCA2降解引起的肿瘤细胞自主效应，作者使用A947评估了在SMARCA4wtCalu-6异种移植物模型中的肿瘤生长抑制 (图4f)。A947在SMARCA4wt Calu-6异种移植中没有导致肿瘤生长抑制，尽管实现了超过95%的SMARCA2蛋白降解(图4g)。SMARCA4和PBRM1在用药后24小时出现中度降解，分别降低58%和57%。综上所述，这些数据支持SMARCA2降解的肿瘤细胞内在效应，并为合成的致死相互作用提供了药理学支持。
图 4
为了评估药物的联合效应，作者筛选了723种实验和临床阶段的药物与A947联合使用，在4种SMARCA4 mut肺癌细胞系中评估联合效应(图5a)。MCL1抑制是唯一一种与A947在多个SMARCA4 mut模型(3个模型)表现出强烈敏化作用的组合，在多种情况下，A947介导的SMARCA2降解表现出与MCL1抑制的协同相互作用，在SMARCA4 WT模型中未发现这一协同作用。
图 5
综上，作者发现了一种全新的选择性SMARCA2-PROTAC药物分子，在SMARCA4mut模型中显示出强效的体外生长抑制和体内疗效，并且可以与MCL1抑制剂联合使用增强抗肿瘤效果，为SMARCA4mut癌症患者提供了一种潜在的临床治疗方法。
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好文章，谢谢分享。
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