王少萌报道AR PROTAC，生物利用度高达99%

众所周知，PROTAC分子由于分子量大（700-1200Da）、溶解度差、渗透性低，口服生物利用度（F）一般比较低。为此，研发人员通常会想尽办法来提高F，如优化linker提高渗透和代谢稳定性、选择分子量更小的E3连接酶配体以及使用前药策略等。

图1 ARD-1676的结构和各种属生物利用度 

王少萌课题组最近上线了一篇JMC，报道了ARD-1676的发现并表征了其一系列临床前的性质，这是一种口服有效的PROTAC雄激素受体(AR)降解剂。文章中提到ARD-1676在AR+ VCaP和LNCaP细胞系中的DC50值分别为0.1和1.1 nM，在VCaP和LNCaP细胞系中的IC50值分别为11.5和2.8 nM。

ARD-1676可有效诱导一系列临床相关AR突变体的降解。ARD-1676在小鼠、大鼠、狗和猴子中的口服生物利用度分别为67%、44%、31%和99%。口服ARD-1676能有效降低小鼠VCaP肿瘤组织中AR蛋白水平，抑制VCaP小鼠异种移植肿瘤模型的肿瘤生长，无任何毒性迹象。

在猴子中的口服生物利用度99%，这在PROTAC分子中是比较少见的。

ARD-1676的ADME特性 

如图2，ARD-1676具有较低的被动细胞渗透性，Papp A-B未达到1×10-6，外排比efflux ratio为1.8，表明作为p糖蛋白(Pgp)底物的潜力较低。文章中评估了ARD-1676在小鼠、大鼠、狗、非人灵长类动物(NHP)和人类体内的肝微粒体、肝细胞和血浆的稳定性。他们认为化合物在这5种动物的微粒体、肝细胞和血浆稳定性都很好。

图2 ARD-1676的ADME和hERG抑制数据

并且评估了ARD-1676对所有主要CYP亚型的细胞色素P450 (CYP)抑制作用，发现ARD-1676对所评估的CYP亚型没有任何抑制作用。评估了ARD-1676在体外对hERG的潜在抑制作用。与对照组相比，在3和30 μM下，ARD-1676的抑制作用可以忽略不计，这表明ARD-1676没有hERG毒性倾向。

图3 ARD-1676在小鼠、大鼠、狗和猴子体内PK参数

如图3所示为ARD-1676在小鼠、大鼠、狗和猴子体内的药动学参数。在小鼠中，ARD-1676具有非常低的清除率(Cl = 0.04 L/h/kg)，适度的分布体积(Vss = 0.23 L/kg)，在静脉和口服给药方式下的T1/2均为4.3-4.4 h，在5 mg/kg剂量下，Cmax = 9124 ng/mL, AUC = 85243 h·ng/mL，口服生物利用度为67%。

在犬中，ARD-1676清除率低(Cl = 0.19 L/h/kg)，分布体积适中(Vss = 1.7 L/kg)，静脉给药T1/2为9.9 h, PO给药T1/2为27.4 h，口服给药Cmax = 1031 ng/mL, AUC = 15170h·ng/mL，口服生物利用度为31%。

在猴子体内，ARD-1676清除率低(Cl = 0.2 L/h/kg)，分布体积适中(Vss = 2.1 L/kg)，静脉和PO给药的T1/2均为9.6 ~ 9.9 h，在2mg /kg剂量下Cmax = 1520 ng/mL, AUC = 10302 h·ng/mL，口服生物利用度为99%。

值得注意的是，四种种属中使用的溶媒不一样，这对生物利用度的影响也是很大的。

小鼠中ARD-1676的药效及抗肿瘤作用

对携带VCaP异种移植肿瘤的小鼠口服单剂量12.5 mg/kg的ARD-1676。肿瘤组织的免疫印迹分析显示，ARD-1676在6 h和24 h时间点分别有效降低了96%和93%的AR蛋白水平。根据ARD-1676的PD数据，测定其在小鼠VCaP异种移植肿瘤模型中的抗肿瘤活性，得到图4所示数据。药效数据显示，在所有3种评估剂量下，ARD-1676均有效且剂量依赖地抑制肿瘤生长。

图4 ARD-1676在SCID小鼠VCaP异种移植瘤模型中的抗肿瘤活性

ARD-2051和ARD-1676

今年6月份，王少萌团队也报道了ARD-2051的发现，如图5，ARD-2051的口服生物利用度在小动物中比较高，大动物不够。从27和30的对比看出，螺环上的手性甲基对降解效率有非常显著的影响，并且合成这个带手性的甲基也有难度，需要通过取代的环氧乙烷开环再关5元环得到。后续再对linker优化得到ARD-1676。

图5 ARD-2051的发现及合成

AR PROTAC研发进展

图6 AR PROTAC的情报数据

在智慧芽新药情报数据库中搜索AR和PROTAC，搜索出23条药物，涉及31条研发状态，如图6所示，不少国内药企参与到这个火热的赛道中。其中苏州开拓药业的GT20029处于临床二期，在研适应症为雄激素脱发、寻常痤疮；Arvinas公司的ARV-766和ARV-110均处于临床I/II期，在研适应症为转移性激素难治性前列腺癌；冰洲石生物的AC-0176、海创药业的HP-518、海思科的HSK-38008均处于一期临床，在研适应症为去势抵抗性前列腺癌和前列腺癌。

PROTACs的生物利用度

PROTACs的生物利用度一般较差。利平斯基五法则(Ro5)是一种经验法则，它规定了药物生物利用度的几种标准，通常用于预测化合物的生物利用度。随着小分子PROTACs的出现，PROTACs的分子量有所降低，但由于PROTACs的杂双功能结构导致其违反Ro5，生物利用度较差。渗透试验证实多数PROTAC分子的细胞渗透性差，因此，到目前为止，大多数体内研究都采用了肠外给药。

图7 利平斯基五规则

截至2017年，大约6%的口服药物不在Ro5范围内。例如，许多大环可以口服给药，尽管它们明显处于“超Ro5 (bRo5)”化学空间中。这可以用它们变色龙般的构象灵活性来解释，这种构象灵活性会促进肠道对药物的吸收。

制药公司和研究机构都在开发口服protac，迫切需要合理的设计标准来赋予protac口服有效性。Lokey及其同事进行的一项物理化学性质与渗透性关系研究发现，即使在分子量几乎相同、ALogP相同、氢键供体/受体数量相同的PROTACs中，细胞渗透性也可能相差10倍。此外，减少氢键供体/受体的数量通常会提高小分子的生物利用度，但在PROTACs的情况下，这可能会导致溶解度变差。Lokey小组的一项里程碑式的研究表明，基于上述构象灵活性，使用分子内氢键来掩盖氢键供体/受体的有效性。然而，合理设计这种带有分子内氢键的化合物是非常具有挑战性的。

总结

雄激素受体(AR)和AR信号在人类前列腺癌的发生和发展中起着关键作用。AR靶向治疗药物，包括阻断雄激素合成的阿比特龙，以及第二代AR拮抗剂，如恩杂鲁胺、阿帕鲁胺和darolutamide，已被开发用于治疗晚期人类前列腺癌。虽然这些药物在临床上被证明是有效的，18个月内，对这些药物的耐药性便会在体内产生。一些主要的耐药机制包括AR基因扩增、AR激活突变和AR变体的表达。在大多数对AR靶向药物产生耐药性的人类前列腺癌中，AR和AR信号继续在肿瘤进展中发挥作用，目前正在寻求针对AR和AR信号的新治疗策略。

一种有吸引力的新策略是通过诱导靶向蛋白降解来靶向AR。受选择性雌激素受体降解剂(SERDs)治疗人类乳腺癌临床成功的启发，选择性AR降解剂(SARDs)一直在研究中。然而，目前SARD分子的降解能力仍然相对较弱，需要进行重大的改进。

诱导AR蛋白降解的第二种方法是使用PROTAC技术。PROTAC药物包含一个与目标蛋白结合的配体，一个与E3连接酶或E3连接酶复合物结合并募集的配体，以及一个将它们连接在一起的连接体。第一个AR PROTAC分子是用比卡鲁胺衍生物作为AR配体和MDM2抑制剂作为E3连接酶配体设计的。

随着Arvinas等公司和各种学术机构对PROTAC技术不断的推动，期待未来这类药物能尽早上市，解决耐药问题，丰富病人的用药选择。

参考资料：

1.Shaomeng Wang et.al; Discovery of ARD-1676 as a Highly Potent and Orally Efficacious AR PROTAC Degrader with a Broad Activity against AR Mutants for the Treatment of AR + Human Prostate Cancer.https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c01264.

2.Shaomeng Wang et.al; Discovery of ARD-2051 as a Potent and Orally Efficacious Proteolysis Targeting Chimera (PROTAC) Degrader of Androgen Receptor for the Treatment of Advanced Prostate Cancer.J. Med. Chem. 2023, 66, 8822−8843.

3.Minoru Ishikawa et.al; In vivo synthetic chemistry of proteolysis targeting chimeras (PROTACs).Bioorg. Med. Chem. 41 (2021) 116221.

4.智慧芽新药情报库和专利数据库.

打赏