PROTAC 作为一种新型的治疗手段，其独特的降解机制可以有效避免耐药性突变的产生，而其独特的三元复合物的结构形式更是可以从现有的 EGFR 抑制剂出发来设计相应分子结构。目前靶向 EGFR 的 PROTAC 由于体内药效学和药代动力学数据的缺乏而未能进入临床试验，但同样是抗癌药物的 ARV-110和 ARV-471等 PROTAC 分子的临床研究也为这种治疗方法的开发带来曙光[4]。
下面，就让我们按照时间顺序盘点一下目前为止具有不错研究价值的靶向 EGFR 的 PROTAC 分子。
该结构发表于 2018 年 1 月，Burslem 等通过 linker 将 EGFR 结合元件 (EGFR 第一代抑制剂吉非替尼结构片段) 与 von Hippel-Lindau 配体 (用于募集相应的 VHL E3 连接酶) 结合，活性检测发现该分子可以作用于 HCC827 (外显子 19 缺失) 和 H3255 (L858R 突变)的细胞，诱导 EGFR 降解，DC50分别为 11.7 nM 和 22.3 nM[5]。
该结构发表于 2020 年 3 月，Zhang 等通过将其课题组早期 EGFR 抑制剂 EGFR-IN-5[6]与 linker-E3 (VHL) 配体连接构建了 PROTAC EGFR degrader 5 (Compound 10)。该分子可有效降解 HCC827 细胞中的 EGFRDel19，DC50为 34.8 nM，也可以显著诱导 HCC827 细胞凋亡 (apoptosis) 并将细胞阻滞在 G1 期[7]。
该结构与上述 PROTAC EGFR degrader 5 发表于同一文献，结构上两者在 E3 泛素连接酶的选择上不同，PROTAC EGFR degrader 6 (Compound 2)选择 CRBN 配体作为 E3 泛素连接酶，它可有效降解 HCC827 细胞中的 EGFRDel19，DC50值为 45.2 nM。PROTAC EGFR degrader 6 也可以显著诱导 HCC827 细胞凋亡并将细胞阻滞在 G1 期[7]。
该结构发表于 2020 年 12 月，Zhao 等仍然沿用上述设计思路，选用高 EGFR 抑制活性的含嘌呤衍生物作为 PROTAC 配体，通过对接模型寻找合适接头位点，设计合成PROTAC EGFR degrader 4。它可以诱导 EGFRDel19和 EGFRL858R/T790M降解，DC50值分别为 0.51 和 126 nM。PROTAC EGFR degrader 4 显着抑制 HCC827 和 H1975 细胞系的生长，IC50值分别为 0.83 和 203.1 nM。机制研究发现，诱导 EGFR 降解与自噬 (autophagy) 有关[8]。
该结构发表于 2022 年 3 月，Shi 等人为了解决 PROTAC 缺乏组织特异性而产生的脱靶毒性问题，设计了一种针对实体瘤高水平**还原酶 (NTR) 特性的 PROTAC 分子，这种分子本身处在 VHL 配体被屏蔽的无活性形式，一旦接触到肿瘤细胞中的 NTR 该屏蔽位点即可被还原从而释放活性型。PROTAC EGFR degrader 2 正是这一活性型分子，它具有良好的抗增殖活性，IC50为 4.0 nM，同时也具有良好的 EGFR 降解活性，DC50为 36.51 nM[9]。
PROTAC EGFR degrader 2 的降解过程[9]
该结构发表于 2022 年 3 月，Zhao 等首次在 EGFR PROTAC 的结构中加入共价结合片段，并分别评价了共价与可逆结合对 PROTAC 的讲解能力的影响。
结果表明，共价结合的 PROTAC EGFR degrader 3 是一种高效的 PROTAC EGFR 降解剂，它对 H1975 和 HCC827 细胞具有优异的细胞活性和高选择性。机制研究表明，另一条有别于泛素蛋白酶体途径的溶酶体参与了该 EGFR 突变体的降解过程[10]。
PROTAC EGFR degrader 3 的结构式
该结构发表于 2022 年 6 月，Yu 等对 PROTAC 的突变型和野生型 EGFR 降解能力做了构效关系研究，并由此开发了 MS9427。MS9427 对野生型 EGFR 和突变型 EGFRL858R的 Kd分别为 7.1 nM 和 4.3 nM。它通过泛素/蛋白酶体系统 (UPS) 和自噬/溶酶体途径有效诱导突变型 EGFRs 降解，但并未造成野生型 EGFR 的降解。MS9427 对 NSCLC 细胞增殖有较强的抑制作用。
此外研究人员还发现 PI3K 抑制会使野生型 EGFR 致敏从而被 PROTAC 诱导降解，PI3K 抑制剂联合治疗增强了含有野生型 EGFR 的癌细胞中 EGFR 降解剂的抗增殖活性，为野生型 EGFR 过表达患者提供了潜在的治疗策略[11]。
MS9427 对突变与野生型 EGFR 的不同降解方式[11]
MS9449 是一种有效的 PROTAC EGFR 降解剂，对野生型 EGFR 和突变型 EGFR L858R 的Kd分别为 17 nM 和 10 nM。MS9449 通过泛素/蛋白酶体系统 (UPS) 和自噬/溶酶体途径有效诱导突变型 EGFRs 降解。MS9449 对 NSCLC 细胞增殖有较强的抑制作用[11]。
总之，针对 EGFR 的 PROTAC 设计与开发基于目前众多的替尼类分子，在结构设计上较为简单，但这类分子的开发仍需要药效学与药代动力学的研究跟进。
此外，这种由现有抑制剂去开发 PROTAC，以防止耐药性问题出现的策略，也不失为一套成熟的新药研发方法。
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Gefitinib-based PROTAC 3，通过 linker 将 EGFR 结合元件与 von Hippel-Lindau 配体结合，作用于 HCC827 (外显子 19 缺失) 和 H3255 (L858R 突变) 细胞，诱导 EGFR 降解。
PROTAC EGFR degrader 5 是一种 PROTAC EGFR 降解剂，可有效降解 HCC827 细胞中的 EGFRDel19，DC50为 34.8 nM。PROTAC EGFR degrader 5 显著诱导 HCC827 细胞凋亡。
PROTAC EGFR degrader 6 是一种 PROTAC EGFR 降解剂。PROTAC EGFR degrader 6 显著诱导 HCC827 细胞凋亡 (apoptosis) 并将细胞阻滞在 G1 期。
PROTAC EGFR degrader 4 是一种有效的 PROTAC 靶向突变 EGFR。PROTAC EGFR degrader 4 诱导 EGFRDel19 和 EGFRL858R/T790M降解，DC50值分别为 0.51 和 126 nM。26 nM。
PROTAC EGFR degrader 2 是一种有效的 PROTAC EGFR 降解剂，具有良好的抗增殖活性和良好的 EGFR 降解活性，DC50为 36.51 nM。
PROTAC EGFR degrader 3 是一种有效的 PROTAC EGFR 降解剂。PROTAC EGFR degrader 3 对 H1975 和 HCC827 细胞具有优异的细胞活性和高选择性。
MS9427 是一种有效的 PROTAC EGFR 降解剂，对野生型 EGFR 和突变型 EGFRL858R的 Kd 分别为 7.1 nM 和 4.3 nM。MS9427 通过泛素/蛋白酶体系统 (UPS) 和自噬/溶酶体途径有效诱导突变型 EGFRs 降解。
PROTAC EGFR degrader 7 是一种有效的、选择性 CRBN 招募的 PROTAC EGFRL858R/T790M降解剂，其 DC50为 13.2 nM。
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参考文献
1. Bray F, Ferlay J, Soerjomataram I, Siegel RL, Torre LA, Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018 Nov;68(6):394-424.
2. Liu X, Wang P, Zhang C, Ma Z. Epidermal growth factor receptor (EGFR): A rising star in the era of precision medicine of lung cancer. Oncotarget. 2017 Jul 25;8(30):50209-50220. doi: 10.18632/oncotarget.16854.
3. Hirsch FR, Varella-Garcia M, Bunn PA Jr, Di Maria MV, Veve R, Bremmes RM, Barón AE, Zeng C, Franklin WA. Epidermal growth factor receptor in non-small-cell lung carcinomas: correlation between gene copy number and protein expression and impact on prognosis. J Clin Oncol. 2003 Oct 15;21(20):3798-807.
4. G. John, R.P. Houston, Ian Taylor, Clinical Program Update: ARV-471 & ARV-110, 2021.
5. Burslem GM, Smith BE, Lai AC, Jaime-Figueroa S, McQuaid DC, Bondeson DP, Toure M, Dong H, Qian Y, Wang J, Crew AP, Hines J, Crews CM. The Advantages of Targeted Protein Degradation Over Inhibition: An RTK Case Study. Cell Chem Biol. 2018 Jan 18;25(1):67-77.e3.
6. Zhang H, Wang J, Shen Y, Wang HY, Duan WM, Zhao HY, Hei YY, Xin M, Cao YX, Zhang SQ. Discovery of 2,4,6-trisubstitued pyrido[3,4-d]pyrimidine derivatives as new EGFR-TKIs. Eur J Med Chem. 2018 Mar 25;148:221-237.
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8. Zhao HY, Yang XY, Lei H, Xi XX, Lu SM, Zhang JJ, Xin M, Zhang SQ. Discovery of potent small molecule PROTACs targeting mutant EGFR. Eur J Med Chem. 2020 Dec 15;208:112781.
9. Shi S, Du Y, Zou Y, Niu J, Cai Z, Wang X, Qiu F, Ding Y, Yang G, Wu Y, Xu Y, Zhu Q. Rational Design for Nitroreductase (NTR)-Responsive Proteolysis Targeting Chimeras (PROTACs) Selectively Targeting Tumor Tissues. J Med Chem. 2022 Mar 24;65(6):5057-5071.
10. Zhao HY, Wang HP, Mao YZ, Zhang H, Xin M, Xi XX, Lei H, Mao S, Li DH, Zhang SQ. Discovery of Potent PROTACs Targeting EGFR Mutants through the Optimization of Covalent EGFR Ligands. J Med Chem. 2022 Mar 24;65(6):4709-4726.
11. Yu X, Cheng M, Lu K, Shen Y, Zhong Y, Liu J, Xiong Y, Jin J. Exploring Degradation of Mutant and Wild-Type Epidermal Growth Factor Receptors Induced by Proteolysis-Targeting Chimeras. J Med Chem. 2022 Jun 23;65(12):8416-8443.
12. Zhang W, Li P, Sun S, Jia C, Yang N, Zhuang X, Zheng Z, Li S. Discovery of highly potent and selective CRBN-recruiting EGFRL858R/T790M degraders in vivo. Eur J Med Chem. 2022 Aug 5;238:114509.
