往期文章中，我們通過"PROTAC 技術開啟研發新領域"，從 PROTAC-POI 的設計合成和體外篩選角度介紹了美迪西 PROTAC 技術服務（點擊了解）。到目前為止，專門總結 PROTAC 代謝研究的文獻報道并不是很多。所以本篇文章結合文獻報道和美迪西 DMPK 部門的經驗，分享一些 PROTAC 的 DMPK 研究案例，希望對關注 PROTAC 分子 DMPK 的各位研究者有所幫助。

前列腺癌是男性中常見的惡性腫瘤，開發用于治療前列腺癌的有效療法一直是科學研究的主要焦點。前列腺是一種雄激素依賴性器官，前列腺癌是一種雄激素依賴性疾病。雄激素作用由雄激素受體 (AR) 介導，AR 是一種激素激活的轉錄因子，AR 屬于核受體超家族中的類固醇受體。AR 及其下游信號傳導在局部和轉移性前列腺癌的發展和進展中起關鍵作用。

轉移性前列腺癌的主要治療方法是雄激素剝奪療法 (ADT)。許多靶向 AR 的藥物已被開發用于治療晚期前列腺癌，包括阻斷雄激素合成的 Abiraterone，及與 AR 結合的 AR 拮抗劑 Enzalutamide、Apalutamide 和 Darolutamide。但這些藥物通常在治療后 2 年內出現耐藥。在大多數對 AR 拮抗劑耐藥的腫瘤中，AR 信號繼續發揮作用并驅動腫瘤生長和進展。去勢抵抗性前列腺癌 (CRPC) 依賴于 AR。AR 基因擴增、點突變和選擇性剪接已被確定為對這些靶向 AR 的藥物產生耐藥性的一些主要機制。此外，類固醇代謝、細胞信號和輔助調節蛋白的變化也是 CRPC 中 AR 再激活的重要因素。大多數 AR 靶向治療都針對激素結合域。缺乏激素結合結構域的組成型活性 AR 剪接變體經常在 CRPC 中表達，這一發現強調了開發針對 AR 其他部分的療法的必要性。所以，迫切需要開發針對 AR 治療前列腺癌的新治療策略，特別是針對轉移性去勢抵抗性前列腺癌 (mCRPC)。mCRPC 到目前為止仍然無法治愈且致命。

AR 蛋白的誘導降解在靶向 AR 信號傳導方面可能比傳統的 AR 拮抗劑更有效。選擇性雄激素受體降解劑 (SARD) 與 AR 中的配體結合結構域結合并破壞 AR 與輔助調節劑的相互作用，導致蛋白酶體依賴性 AR 降解。另一種實現誘導 AR 降解的新策略是基于蛋白水解靶向嵌合體 (PROTAC) 技術平臺。基于 PROTAC 的 AR 降解劑是一種雙功能小分子，由與 AR 蛋白結合的 AR 配體和與 E3 連接酶復合物結合并通過 Linker 連接在一起的配體組成。PROTAC 小分子降解劑已成為一種很有前途的新型治療劑，但設計具有優異口服藥代動力學的 PROTAC 降解劑是一項重大挑戰。在一些研究中，科研人員根據新的策略，設計合成了具有較高口服生物利用度的的高效 PROTAC AR 降解劑。

下文中科研人員使用 Thalidomide 募集 Cereblon/cullin 4A E3 連接酶并通過 Linker 進行固化，在小鼠中發現了具有良好口服藥代動力學特性的高效 AR 降解劑 ARD-2128。

在此項研究中，科研人員通過美迪西評估了五種高效 AR 降解劑在小鼠中靜脈和口服給藥的藥代動力學 (PK) 數據，其中最優化合物為 ARD-2128。PK 數據顯示，ARD-2128 具有出色的整體 PK 曲線：低清除率 (1.2 mL/min/kg) 和中高穩態分布容積 (V_ss 為2.7 L/kg)。ARD-2128 按 2 mg/kg 劑量靜脈給藥后的 T_1/2 為 27.6 小時，按 5 mg/kg 劑量口服給藥后 T_1/2 為 18.8 小時。ARD-2128 (5 mg/kg) 在小鼠體內達到 67% 的口服生物利用度，通過口服給藥有效降低 AR 蛋白并抑制腫瘤組織中的 AR 調節基因，從而有效抑制小鼠腫瘤生長且無毒性跡象。

此外，科研人員通過美迪西測試了 ARD-2128 在小鼠、大鼠、犬、猴和人五種屬中的血漿穩定性。數據顯示，ARD-2128 在所有五種屬中都具有穩定的血漿穩定性。

下文中科研人員報道了一些高效且具有口服生物利用度的 PROTAC AR 降解劑，其中 ARD-2585 是最有潛力的一個。ARD-2585 是一種口服有效的 PROTAC AR 降解劑。ARD-2585 在具有 AR 基因擴增的 VCaP 細胞系和攜帶 AR 突變的 LNCaP 細胞系中 DC₅₀ 值達到 ≤0.1 nM 。ARD-2585 有效抑制 VCaP 和 LNCaP 細胞生長，IC₅₀ 值分別為 1.5 和 16.2 nM，并在小鼠中具有出色的藥代動力學和口服生物利用度 (51%)。ARD-2585 在抑制 VCaP 腫瘤生長方面比 Enzalutamide 更有效，且不會對小鼠造成任何毒性跡象。所以，ARD-2585 是一種有前途的 AR 降解劑，可用于治療晚期前列腺癌。

科研人員研究了 ARD-2585 在 VCaP 和 LNCaP 細胞系中誘導 AR 降解的作用機制，發現處理 3 小時后，ARD-2585 (100 nM) 可有效降低 VCaP 和 LNCaP 細胞中的 AR 蛋白。使用 AR 抑制劑、Cereblon 配體 Thalidomide、蛋白酶體抑制劑 MG-132 和 E1 Neddylation 抑制劑 MLN4924 預處理，有效阻斷 AR 降解。這些數據提供了明確的機制證據，表明 ARD-2585 通過 Cereblon、蛋白酶體和 neddylation 依賴性機制誘導 AR 降解，因此是真正的 PROTAC AR 降解劑。

科研人員接下來測試了 ARD-2585 在 VCaP 異種移植腫瘤模型中的抗腫瘤活性，對照組為 Enzalutamide。ARD-2585 按 10、20 和 40 mg/kg 三種劑量給藥均有效抑制腫瘤生長。在治療結束時 (第 37 天)，與空白對照組相比，ARD-2585 抑制腫瘤生長分別達54.9%、74.3% 和 65.9%。相比之下，Enzalutamide (40 mg/kg) 抑制腫瘤生長為 45.0%。所以，ARD-2585 (20 和 40 mg/kg）在抑制腫瘤生長方面比 40 mg/kg 的 Enzalutamide 更有效。同時，ARD-2585 和 Enzalutamide 均具有良好的耐受性，且在整個實驗期間均未引起動物體重減輕或其他毒性跡象。

藥效學 (PD) 數據還顯示，對攜帶 VCaP 異種移植腫瘤的小鼠單次口服給藥 ARD-2585 (20 mg/kg)。腫瘤組織的 Western 分析顯示，ARD-2585 在 6 和 24 小時能有效降低 AR 蛋白水平，在 24 小時作用更強。

科研人員評估了ARD-2585在小鼠中靜脈和口服給藥的藥代動力學 (PK)數據，ARD-2585 按 2 mg/kg 的劑量靜脈給藥后，具有優異的分布容積 (V_ss=1.8 L/kg)、長半衰期 (T_1/2=5.5 h) 、及低清除率 (Cl=0.3 L/h/kg)。ARD-2585 按 5 mg/kg的劑量口服給藥后，C_max 達到 1140 ng/mL。AUC 達到 8254 h*ng/mL，口服生物利用度為 51%。

最后科研人員通過美迪西對 ARD-2585 進行了全面的代謝測定，包括 ARD-2585 在肝微粒體中的代謝穩定性、血漿穩定性、及 hERG 實驗。證實 ARD-2585 在五種不同種屬 (小鼠、大鼠、犬、猴和人)具有穩定的肝微粒體中的代謝穩定性和血漿穩定性。T_1/2>120 分鐘。人 ERG (人 ether-à-go-go相關基因）通道的體外抑制已被用作評估藥物分子潛在心臟毒性的重要試驗?？蒲腥藛T通過美迪西進行了 hERG 實驗。測試 ARD-2585 對在 HEK 293 細胞系中穩定表達的 hERG 鉀通道電流的體外影響，使用膜片鉗技術來確定 ARD-2585 對 hERG 電流抑制的濃度-反應關系。發現 ARD-2585 在高達 30 μM (測試的最高濃度) 下對 hERG 沒有抑制作用。

以上研究可用于治療前列腺癌的口服活性 PROTAC AR 降解劑的開發，并為口服活性 PROTAC 降解劑的設計提供見解和指導。兩項研究都借助了美迪西 PROTAC 藥物發現技術平臺和臨床前 DMPK 評價體系。美迪西 PROTAC 藥物發現技術平臺不僅包含設計合成 PROTAC-POI 和進行 PROTAC-POI 的體外篩選，還能對 PROTAC-POI 進行動物體內藥效檢測和 PK/PD 研究、藥學分析、藥物代謝動力學研究和安全性評價，并匯總實驗結果和材料進行 IND 申報，以助力客戶加快 PROTAC-POI 藥物的研發進程。

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美迪西 DMPK 團隊，通過 PROTAC 技術原理，結合研發案例，利用完善的體外 ADME、體內 PK測試平臺，在小分子化合物研究基礎上，建立起一套關于 PROTAC 藥物的篩選和 IND 評價體系，關注藥物的溶解度、滲透性、代謝穩定性、代謝產物鑒定與體內 PK 研究等，幫助客戶快速推進 PROTAC 藥物的研發。

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