AACR年会报道的PRMT5 究竟有多大潜力?
新浪医药新闻 · 2021/04/29
PRMT5靶点前景如何?

前不久,2021年AACR年会给肿瘤行业带来了最新的研究进展报告,部分领域形成了突破性的进展,如PRMT5靶点,被认为是另一个重要的风口。那么,该靶点当前是否已经满足了靶点的成药特点?其抑制剂是否已具备成药的潜力?请看本稿件。

1、PRMT5的大背景~表观修饰

表观修饰,主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰;组蛋白修饰又主要包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化四种类型。

精氨酸甲基化,是组蛋白甲基化的一种,是哺乳动物中最常见的翻译后修饰之一,主要受PRMT基因家族调控。PRMTs可以将S腺苷甲硫氨酸(AdoMet/SAM)上的甲基基团转移到蛋白质精氨酸侧链的胍基氮原子上,生成甲基化精氨酸。PRMTs又以三种不同的形式调控精氨酸甲基化:单甲基精氨酸(MMA)、不对称二甲基精氨酸(ADMA)和对称二甲基精氨酸(SDMA)甲基化。

PRMTs主要包括9种亚型:分别为I型(PRMT1、2、3、4、6、8,主要催化生成MMA和ADMA)、II型(PRMT5、9,主要催化生成MMA和SDMA)和III型(PRMT7,主要催化生成MMA)。


图1.1 PRMT的催化功能&细胞过程

(图片源:Trends in Molecular Medicine, 2019)

2、PRMT5~家族中研究火热

PRMT5,作为主要的II型精氨酸甲基转移酶,在哺乳动物的细胞核和细胞质中均有表达,可以甲基化组蛋白和多种非组蛋白,进而调控众多的生命过程。

细胞核内,PRMT5可与染色质重塑复合体SWI/SNF及核小体重构和组蛋白脱乙酰酶(NuRD)形成染色质重塑复合体,并甲基化修饰多种癌症相关基因和转录因子,进而调控特定靶基因的表达。

胞质中,PRMT5参与形成20S蛋白质精氨酸甲基转移酶复合物,形成“甲基体”。该复合体由剪切体Sm蛋白、PRMT5、pICln和WD重复蛋白(MEP50/WD45)组成,PRMT5甲基化Sm蛋白进而调控剪切体的活性和下游基因的表达。


图2.1 PRMT5基因表达&突变图谱

(图片源:CNKI)

研究发现,PRMT5在许多类型的癌症中上调,包括淋巴瘤、肺癌、乳腺癌和结直肠癌,等;此外,PRMT5也可以抑制一些抑癌基因的转录,包括致瘤性抑制因子7、非转移性基因23、视网膜母细胞瘤家族和程序性细胞死亡4;这些均提示,PRMT5是一个治疗癌症的潜在靶点。


图2.2 PRMT5在人类肿瘤中的生物学特点

(图片源:Biomedicine & Pharmacotherapy 114 (2019) 108790)

3、PRMT5抑制剂的开发

除本次AACR年会重点介绍的GSK-3326595外,进入到临床阶段的品种还有JNJ-64619178、PF-06939999,等。同时,研究较为广泛的还有早期的SAM类似物(DS-437)、CMP衍生物,等等。


图3.1 PRMT抑制剂关键开发时间表

(图片源:Trends in Molecular Medicine, 2019)

NO1: SAM类似物


2015年,通过共晶学数据发现了SAM类似物DS-437,可与PRMT5的谷氨酸形成氢键而结合,进而抑制它与SAM结合。后进一步确定,DS-437是PRMT5&PRMT7的双特异性抑制剂,它能抑制细胞中PRMT5底物发生对称二甲基化,而对其他29种人类蛋白质、DNA和RNA甲基转移酶没有活性。再进一步的动物实验发现,DS-437可抑制T细胞的功能并诱导肿瘤的免疫反应而显著改善小鼠体内的抗癌效果。

NO2: CMP衍生物


同是2015年,从包含10000种CMP的Chem Bridge CNS-Set文库中预测出8种可与PRMT5的SAM和精氨酸结合口袋相嵌合的小分子化合物,进一步细胞实验筛选出CMP5可特异性地抑制PRMT5的酶活性。淋巴瘤中,CPM5可抑制由EBV病毒驱动的B细胞永生化癌变,并重新激活抑癌基因PTPROt的表达。后在CPM5基础上通过结构优化得到抑制效果更佳的HLCL-61。在白血病中,HLCL-61可通过抑制PRMT5的活性而增强miR-29b的表达,进而激活多种下游通路。2016年进一步优化CPM5结构,合成出世界上首个具有口服活性的PRMT5小分子抑制剂EPZ015666。

NO3: GSK3326595


2019年,发现GSK3326595可以与PRMT5/MEP50复合体形成共晶,抑制其甲基转移酶的功能;而且它与PRMT5/MEP50复合体结合的特异性远高于其他20种甲基化转移酶(如PRMT9)。GSK3326595对多种肿瘤的抑制效果,发现对乳腺癌、AML和骨髓瘤的抑制效果最佳。机制上,GSK3326595通过干扰PRMT5/MEP50的功能,影响细胞内剪切、RNA加工、转录和翻译等相关基因的甲基化修饰,调节细胞内RNA的稳态。另外,该药可促进细胞周期相关基因的表达,使癌细胞停滞在G1期,并诱导癌细胞死亡。GSK3326595还可抑制癌基因的表达,并重新激活抑癌基因。在淋巴瘤细胞系种,GSK3326595会使癌基因MDM4丢失第6外显子,丧失对p53通路的抑制作用,进而恢复p53通路的抗肿瘤活性。

另,GSK3326595对p53野生型和突变型的肿瘤细胞抑制效果有显著差别。目前,GSK3326595已被应用于临床I期的液体瘤和实体瘤试验;并在本年的AACR年会报出积极的数据。

4、小结

综上,就是PRMT5靶点开发的大背景,及其抑制剂的开发状态。实际上,当前对于PRMT5的作用机制还是不够明确;绝大多数研究显示,PRMT5是一个“致癌基因”,部分证据证明其在肿瘤细胞中存在高表达的特点。而已开发出多种针对PRMT5的小分子抑制剂,大部分研究处于临床前阶段,靶点成药性仍有待确认,需要发现更多骨架新颖、活性更好的化合物同时验证靶点成药和分子成药。那么,在这种研发进展下,国内药企是否有必要follow,又是否有能力follow,已经是中国早期创新品种不得不面对的共性问题;且随着这种创新难度的加大,风险与估值也在同步加大,创新的竞争点也在不断地向前推进!

参考资料:

1.Biomedicine & Pharmacotherapy 114 (2019) 108790. doi.org/10.1016/j.biopha.2019.108790

2.Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 29 (2019) 1264–1269.doi.org/10.1016/j.bmcl.2019.03.042

3.Trends in Molecular Medicine, Month 2019. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2019.05.007.

4.Molecular Cell 65, January 5, 2017. doi.org/10.1016/j.molcel.2016.11.003

5.Genes & Diseases (2019) 6, 247e257. doi.org/10.1016/j.gendis.2019.06.002

6.新型PRMT5小分子抑制剂的发现及11-MT对肺癌细胞的作用机制研究.CNKI

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