《European Journal of Medicinal Chemistry》：Discovery of WWZ-11-098: a Rigid and Selective CDK6 Degrader
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靶向CDK6降解剂WWZ-11-098的设计与抗肿瘤活性研究。该化合物通过优化PROTAC结构，实现高效CDK6降解（DC50=2.6nM，Dmax>99%），选择性超过CDK2/4/6抑制剂，且药代动力学（Cmax=11833 ng/mL，T1/2=2.64h）和抗肿瘤活性（TGI=77.1%）均表现优异。
张婉婉|文金凤|吴圆圆|宣勇|韩强强|陈曦|于静天|于海军|姜白山
武汉大学中南医院免疫与代谢前沿科学中心医学研究所放射与医学肿瘤学系，武汉大学药学院，中国武汉430071
摘要
细胞周期的失调是癌症的典型特征，通常涉及cyclin D-CDK4/6复合物的异常激活。尽管双CDK4/6抑制剂对晚期激素受体阳性（HR+）、人表皮生长因子受体2阴性（HER2-）乳腺癌有效，但CDK6在血液系统恶性肿瘤中优先表达并功能上调，使其成为有前景的治疗靶点。然而，CDK4和CDK6之间的高度结构同源性使得开发选择性CDK6抑制剂极为困难。本文报道了一类基于CDK2/4/6抑制剂的新颖CDK6降解剂的设计与合成。研究过程中发现了一种名为WWZ-11-098的CDK6降解剂。WWZ-11-098以Cereblon（CRBN）依赖的方式显著降解CDK6（DC50 = 2.6 nM，Dmax >99%），同时不影响CDK1、CDK2、CDK4和CDK9的表达。此外，WWZ-11-098通过诱导G1-S细胞周期停滞表现出强烈的抗增殖活性（MOLT-4：IC50 = 70 nM）。该化合物还具有良好的药代动力学特性（Cmax = 11833 ng/mL，T1/2 = 2.64 h，5 mpk静脉注射后），并在MOLT-4异种移植模型中显示出显著的抗肿瘤效果（TGI：77.1%），且无毒性迹象。该化合物不仅是一种有价值的化学探针，也为进一步开发CDK6降解剂提供了先导结构。
引言
G1期到S期的转变受到CDK4和CDK6的严格调控。[1] 这些激酶与D型cyclins结合后，会磷酸化视网膜母细胞瘤（RB）蛋白，从而释放E2F转录因子并启动细胞周期进程。[1] 在癌细胞中，这一通路经常发生失调，CDK4/6已成为公认的治疗靶点。[2] 四种双CDK4/6抑制剂（Palbociclib、Ribociclib、Abemaciclib和Dalpiciclib）因其显著的临床疗效已被批准用于HR+/HER2-乳腺癌的治疗。[3]
尽管CDK4和CDK6具有高度序列同源性并具有重叠功能，但越来越多的研究表明它们在癌症中的独特作用。其中，CDK6在多种血液系统癌症（包括几种白血病）中过度表达并起着关键增殖驱动作用。[4] 剔除CDK6基因可显著抑制白血病细胞系的生长，表明CDK6是一个独特且具有吸引力的治疗靶点。[5],[6] 然而，开发选择性针对CDK6的小分子抑制剂仍面临挑战，尽管已有报道指出存在选择性CDK4抑制剂，如PF-07220060和BGB-43395。[7],[8]
蛋白酶体靶向嵌合体（PROTACs）为降解靶蛋白提供了新方法。这种策略超越了传统抑制剂，能够实现亚型选择性降解。[9] 这些双功能分子利用泛素-蛋白酶体系统来催化靶蛋白的降解。[10] 尽管已报道了几种选择性CDK6 PROTACs，但它们都是基于Palbociclib开发的（图1）。根据已发表的结构-活性关系（SAR），基于Palbociclib的PROTACs需要较长且灵活的连接子。[11],[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18] 不幸的是，这种要求导致药物性质较差，阻碍了其临床应用。[19],[20] 因此，亟需开发分子量更小、连接子更刚性的CDK6降解剂。本文描述了从三重CDK2/4/6抑制剂A（图2A）出发开发新型CDK6降解剂的过程。[21] 通过系统优化目标蛋白（POI）配体、连接子和CRBN E3连接子招募结构，我们得到了先导化合物WWZ-11-098。该化合物在MOLT-4白血病细胞中能高效降解CDK6（>90%），并表现出显著的抗增殖活性。这项工作为开发亚型选择性激酶降解剂提供了有力框架，并展示了一种有前景的CDK6降解剂先导结构。
化学
化学过程
如方案1所示，中间体4a–4h是通过将沙利度胺类似物与相应胺类进行亲核取代反应制备的，随后通过三氟乙酸进行脱保护处理。中间体4i–4j的制备方法类似，只是最后的脱保护步骤使用了2 M盐酸来切割缩醛基团。中间体18a-18b的制备过程包括先将所需胺类与丙烯酸偶联，再通过尿素进行脱保护。
结论
总结来说，通过对基于CDK2/4/6抑制剂的PROTAC骨架进行系统多参数优化，我们确定了WWZ-11-098作为候选CDK6降解剂。该优化化合物在低纳摩尔浓度下（DC50 = 2.6 nM）即可快速高效地降解CDK6，显示出对高度同源的CDK2和CDK4的优异亚型选择性。机制研究表明，WWZ-11-098的活性通过经典途径发挥作用。
化学相关通用信息
除非另有说明，所有试剂和溶剂均来自商业供应商，未经进一步纯化即使用。闪蒸色谱分析在200-300目硅胶上进行。1H-NMR和13C-NMR谱在400/600 MHz Bruker Avance III光谱仪上记录，化学位移以百万分之一（ppm，δ）为单位，以四甲基硅烷（TMS）为参考。偶联常数（J）以Hz为单位表示。自旋多重性分别用s（单峰）和d表示。
CRediT作者贡献声明
于海军：项目监督、资源调配、资金获取。
姜白山：撰写、审稿与编辑、项目管理、资金获取、概念构思。
韩强强：数据可视化、验证。
宣勇：数据验证、实验研究。
于静天：撰写、审稿与编辑、项目监督、方法学设计。
陈曦：数据可视化、验证。
张婉婉：初稿撰写、数据可视化、方法学设计、实验研究、数据分析。
利益冲突声明
作者声明在本研究中不存在利益冲突。
致谢
感谢张浩健教授提供用于本研究的MV4-11细胞系。感谢医学研究所和武汉大学的核心设施提供技术支持。感谢武汉鸿仁生物医药有限公司进行药代动力学（PK）研究，以及上海BioDuro生物技术有限公司进行小鼠肝脏微粒体稳定性检测。本工作得到了国家重点研发计划（项目编号：2023YFC3402100）的支持。
