除了基于E3连接酶的分子胶外，还有其他分子胶通过各种作用机制诱导蛋白质降解和/或功能障碍，包括自噬介导的蛋白质降解、MEK亚复合物稳定、KRAS突变抑制、α-微管蛋白聚合稳定,FK506结合蛋白12(FKBP12)蛋白降解等。

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分子胶和PROTAC的对比

分子胶和PROTAC各有优劣（图2）。理论上来说，分子胶的药理特性优于PROTAC。与PROTAC相比，它们分子量更小，因此更容易遵守Lipinski成药五原则，具有更高的膜通透性和更好的细胞吸收，通常比PROTAC更易穿透血脑屏障，有利于治疗中枢神经系统(CNS)疾病。而PROTACs的一个重要优势是它们的多功能性，通过部分结构改动，我们可以快速将一种酶与许多POI连接。因此，PROTAC的靶蛋白可以预测且相对容易设计。

图2 分子胶和PROTAC对比

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分子胶的探索发现与结构优化

最初发现的分子胶的作用机制、构效关系和蛋白质-分子胶相互作用研究为基于结构的药物设计（SBDD）进行优化奠定了基础。研究人员利用共晶结构、计算机建模、计算对接分析、合理设计的化学文库构建、生化筛选、表型筛选和构效关系分析，为先导化合物的发现和优化提供了一个具体、高效和快速的流程。

1

高通量筛选

沙利度胺成功证明了分子胶在基于E3连接酶的靶向蛋白质降解上非常有效。为发现新的分子胶降解剂，出现了几种依赖于高通量化学库筛选的方法。如通过筛选2000个细胞毒性/细胞抑制小分子文库中的具有E3依赖性抗增殖活性的化合物，鉴定了四种新的降解cyclinK分子胶dCeMM 1-4；或者利用数据库筛选4518个小分子化学文库的细胞毒性与499种E3连接酶组分与518种人类癌细胞系的mRNA水平之间的相关性，从而发现了化合物CR8。

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沙利度胺支架与蛋白的相互作用

下图显示了沙利度胺的药效团主要结构（图3），即戊二酰亚胺环如何与CRBN结合。它占据了两个CRBN β片层之间的疏水结合腔，C2和C6处的羰基和N1处的酰胺与CRBN形成氢键。C3-C5与三色氨酸疏水口袋形成范德华力。

邻苯二甲酰基环上的C4-C6位置朝向溶剂区，C4-C6结构特征的差异会影响新底物的特异性和活性。例如，来那度胺和泊马度胺中C4位的酰胺比没有C4酰胺的沙利度胺更有效地降解转录因子IKZF1和IKZF3，而C4位的甲基和氯取代增加了IKZF1的降解率。C5或C4和C6的取代却减少了对IKZF1的降解。

图3 沙利度胺与CRBN的相互作用

3

优化分子的特异性和活性

进一步探索过程中，Bristol Myers Squibb(BMS)/Celgene的第二代化合物CC-122、CC-220和CC-885保留了主要的CRBN结合药效团——戊二酰亚胺环和朝向溶剂区的变化。

CC-122作为喹唑啉酮-戊二酰亚胺衍生物，与来那度胺相比，其对IKZF1和IKZF3的降解增强，并且在ABC-和GCB-DLBCL细胞系中具有更广泛和增强的抗增殖活性。

CC-220为4'-芳基甲氧基异二氢吲哚-戊二酰亚胺衍生物，与CRBN结合的亲和力高于来那度胺和泊马度胺，对IKZF1和IKZF3的降解增强。

CC-885作为5-取代异二氢吲哚-戊二酰亚胺衍生物，在各类肿瘤细胞系中广泛具有强CRBN依赖性抗增殖活性，与来那度胺和泊马度胺相比具有增强的抗增殖活性。免疫沉淀测定和免疫印迹测定表明，CC-885促进CRBN与新型底物GSPT1的结合，靶向其降解。

使用CC-885作为结构模板，通过SAR发现了一种具有二氟乙酰胺的骨架，在体外显示良好的选择性。从这个基础上，进一步筛选出BMS/Celgene的第三代先导化合物CC-90009，在降解GSPT1上具有活性。在治疗复发性或难治性多发性骨髓瘤(RRMM)时，使用了类似的方式。

这些SAR案例的成功，应用于第三代分子胶降解剂CC-92480的开发。在具有来那度胺抗性的MM细胞系中，筛选具有选择性抗增殖活性的CRBN调节剂时，鉴定出先导化合物13。通过SAR对其结构进行研究，区分出了维持强抗增殖活性和快速降解IKZF3所必需的最小药效团：保留戊二酰亚胺环的骨架，在异二氢吲哚环上用4-氧取代代替4-胺，同时保留末端芳基哌嗪的可变性。与先导化合物13相比，其脱靶结合更少，对IKZF1和IKZF3降解选择性更强；与来那度胺或泊马度胺相比，其降解更高效。

图4 先导化合物13到CC-92480的结构优化

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常见E3连接酶和部分临床分子胶降解剂

图 5 CAS收录的E连接酶及其相关文章数

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转录因子IKZF1和IKZF3的降解剂(表1)

IKZF1和IKZF3是淋巴细胞谱系转录因子，是多发性骨髓瘤恶性浆细胞存活的关键调节因子。IKZF1和IKZF3由于缺乏可成药的结合口袋，被认为是不可成药的靶蛋白。沙利度胺及其类似物来那度胺(Revlimid)和泊马度胺(Pomalyst)可以诱导CUL4-DDB1-RBX1-CRBN E3连接酶复合物的形成。这种三元复合物促进IKZF1和IKZF3的泛素化和降，抑制多发性骨髓瘤细胞增殖的和B细胞分化。这三种药物被美国FDA批准用于治疗多发性骨髓瘤。

CC-122、CC-220和CC-99282通过与CRBN E3连接酶结合降解IKZF1和IKZF3。这些化合物是目前正在进行治疗多发性骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤和系统性红斑狼疮的I/II期临床试验。

CFT7455是与CRBN E3连接酶结合的新一代IKZF1和IKZF3降解剂。CFT7455在临床前研究中表现出良好的理化特性、药代动力学参数和良好的口服生物利用度，目前正在进行多项临床试验，用于治疗多发性骨髓瘤和复发/难治性非霍奇金淋巴瘤。

DKY709作为CRBN粘合剂诱导CRBN-DKY709-IKZF2三元复合物的形成。这种三元复合物促进IKZF2的泛素化和降解。DKY709与spartalizumab联用目前正在对包括黑色素瘤在内的晚期实体瘤患者进行临床试验。

2

CyclinK和CDK12的降解剂

CyclinK和CDK12是治疗人类肿瘤发生中cyclin E1过表达肿瘤的期望靶点。分子胶通过与CDK12结合并募集其伴侣蛋白CCNK形成三元复合物，来触发CCNK的多泛素化和降解。目前，探索了几种小分子作为调节CDK12蛋白与DDB1-CUL4-RBX1复合物中DDB1结合的分子胶。例如，CR8将DDB1与细胞周期蛋白K粘合，促使cyclinK泛素化和降解，诱导癌细胞凋亡同时具有神经保护性。其他有希望的cyclinK降解剂包括一系列5-甲基噻唑类似物—Glue01、dCeMM化合物（dCeMM2-4）和HQ005。

3

酪蛋白激酶1α(CK1α)的降解剂（表3）

CK1α（在人类中由CSNK1A1编码）是CK1蛋白家族的成员，调节涉及自身免疫性疾病、神经退行性疾病和癌症的各种信号通路。FPFT-2216和TMX4116各自诱导形成CRBN E3连接酶和CK1α的三元复合物，对CK1α进行泛素化和降解。FPFT-2216是一种非选择性CK1α降解剂。除了CK1α，它还降解IKZF1、IKZF3和PDE6D。TMX-4116是一种特定的CK1α降解剂。这两种药物都充当CK1α的分子胶降解剂，并被用于治疗多发性骨髓瘤。

4

GSPT1的降解剂（表4）

翻译终止因子GSPT1在几种癌症中过度表达和致癌，以作为急性髓性白血病的治疗靶点。

CC-90009[Eragidomide]，由CC-885优化而来，也是第一个通过合理设计得到的临床分子胶候选药物，用来治疗急性髓细胞白血病。

通过基于细胞的表型筛选库发现的磺胺类药物SJ6986和SJ7023在两种白血病细胞系中显示出抗增殖活性。两种化合物均被鉴定为CRBN结合剂，可募集GSPT蛋白，形成三元复合物并进一步诱导GSPT 1和2的降解。

BTX-1188和MG-277诱导GSPT1降解以实现其有效的抗癌活性。BTX-1188是治疗急性髓细胞白血病和骨髓增生异常综合征的I期临床试验中领先的分子胶候选药物，可降解GSPT1、IKZF和CK1α，杀死肿瘤细胞并同时调节免疫系统。MG-277是一种强效的抗肿瘤分子，以不依赖p53的方式抑制肿瘤细胞的生长。

ZXH-1-161是一种新型的候选药物，在GSPT1降解中表现出更好的效力和选择性，显示出治疗急性髓性白血病的活性。

5

Sal样蛋白4(SALL4)的降解剂

SALL4全称spaltliketranionfactor4，是调控胚胎腹部运动神经元发育的重要转录因子。沙利度胺及其衍生物诱导SALL4降解，这是在最初引入该药物时，导致出生缺陷的可能原因。该发现可以为新化合物的开发提供参考，使新化合物可诱导疾病相关蛋白的CRBN依赖性降解，但又避免发育转录因子（如SALL4）的降解，从而降低致畸性的风险。

6

RNA结合基序蛋白39(RBM39)的降解剂(表5)

RBM39是一种RNA结合蛋白，参与转录共调节和RNA选择性剪接。RBM39的缺失导致RNA剪接异常和基因差异性表达，从而抑制细胞周期进程并导致许多临床前模型中的肿瘤消退。芳基磺胺类药物Indisulam、E7820和CQS是RBM39和DCAF15相关E3连接酶复合物之间的分子胶，导致RBM39选择性降解。作为抗肿瘤候选药物，已开展对Indisulam、E7820和CQS的临床试验。

7

β-Catenin的降解剂（表6）

8

BCL6的降解剂（表7）

9

天然分子胶降解剂（表8）

环孢菌素A[CsA]可结合亲环蛋白18(Cyp18)-CsA复合物。Cyp18-CsA复合物募集钙调神经磷酸酶(CaN)，导致活化T细胞中细胞因子基因的转录受阻。CsA是一种高度特异性的T细胞活化抑制剂。

Lupkynis已被美国FDA批准用于治疗成人狼疮性肾炎。

SanglifehrinA[SfA]通过抑制T细胞和B细胞增殖表现出抗增殖和免疫抑制活性。SfA可结合SfA-Cyp18复合物和肌苷5'-单磷酸脱氢酶2(IMPDH2)。三元复合物的形成通过与IMPDH2的胱硫醚-β-合酶(CBS)结构域相互作用来调节细胞生长。

植物激素生长素[AUX、吲哚-3-乙酸、IAA]和茉莉酸[JA]是结构简单的天然分子胶。生长素直接与Skp1-cullin1-F盒(SCF)E3泛素蛋白连接酶TIR1结合并诱导AUX蛋白进行降解。

表8 天然分子胶降解剂

— 总结 —

在药物开发过程中，利用靶向降解剂诱导蛋白质降解的策略广受欢迎。配体与E3连接酶的结合改变了蛋白质的表面性质，诱导蛋白与底物二聚。很显然，分子胶对不可成药的靶蛋白更为有效。目前，只有约16%的疾病相关蛋白能被小分子药物或生物制剂药物靶向。而作为一种新的蛋白降解技术，TPD可靶向其余约2%的疾病相关蛋白，其效果可见一斑。可以预测，TPD将会蓬勃发展，同时也会涌现出更多高效、专一、低毒的分子胶降解剂。

参考文献：（上下滑动查看更多）

1. Structure of the DDB1-CRBN E3 ubiquitin ligase in complex with thalidomide. Nature 2014, 512, 49−53. DOI: 10.1038/nature13527

3. Discovery of CRBN E3 Ligase Modulator CC-92480 for the Treatment of Relapsed and Refractory Multiple Myeloma. J. Med. Chem. 2020, 63, 6648−6676. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.9b01928

4. . Rational discovery of molecular glue degraders via scalable chemical profiling. Nat. Chem. Biol. 2020, 16,1199−1207.

5. Molecular Glues: The Adhesive Connecting Targeted Protein Degradation to the Clinic. DOI: 10.1021/acs.biochem.2c00245

6. Discovery of CRBN E3 Ligase Modulator CC-92480 for the Treatment of Relapsed and Refractory Multiple Myeloma. J. Med. Chem. 2020, 63, 6648−6676.返回搜狐，查看更多