标新生物在Cell子刊联合发表文章，报道了蛋白降解剂阻断NAMPT蛋白非酶的促肿瘤功能

发布日期：2022-11-02 文章来源：标新生物

近日，标新生物和上海科技大学科研团队在国际知名期刊《Cell Chemical Biology》在线发表了题为”Addressing Enzymatic-Independent Tumor-Promoting Function of NAMPT via PROTAC-Mediated Degradation”的文章，报道了靶向NAMPT蛋白的PROTAC降解剂同时阻断酶活和非酶活性，在急性白血病细胞中展现出优于抑制剂的杀伤作用，发挥了蛋白降解剂独特的作用优势。

图1

NAD+是一种传递氢离子的辅酶，参与能量合成、DNA修复等多种生理功能，肿瘤细胞增殖速度较快，且经常面临DNA损伤，需要消耗更多的NAD+。NAD+共有三种合成途径：从头合成途径，Preiss–Handler（PH）途径和补救途径。其中补救途径是哺乳动物细胞中NAD+的主要来源，NAMPT是其中的限速酶。NAMPT在哺乳动物中以两种形式存在，即细胞质和细胞核中的细胞内iNAMPT和血浆或细胞外空间中的细胞外eNAMPT。NAMPT已被证明在多种人类恶性肿瘤中过表达，协助致癌和肿瘤生长。

FK866是第一个被报道的NAMPT抑制剂，可以显著的降低细胞内的NAD+水平，并在体内体外表现出强大的抗肿瘤功效。因此，团队首先选用FK866作为NAMPT靶蛋白配体，根据FK866和NAMPT蛋白的共晶结构显示，末端苯环在溶剂暴露区，通过哌嗪作为引申位点，将不同长度linker与CRBN E3配体相连，筛选得到630120和630121两种降解剂。

图2 靶向NAMPT优选化合物及其阴性对照

如图3所示，630120和630121在三种急性白血病细胞系中都展现出了强大的降解活性，4小时即可降解50%的胞内NAMPT蛋白。并且与抑制剂FK866相比，降低NAD+水平效果相当。

图3 两种降解剂在急性白血病细胞中降解能力以及降低NAD+水平

鉴于血液细胞对NAD+水平的依赖性，团队进一步评估了降解剂630120或630121在急性白血病细胞中的杀伤作用。如图4所示，两种降解剂在第4天对HL60细胞的杀伤效果均达到约95%，而FK866处理的细胞死亡率不到40%。鉴于两种PROTAC小分子对血液肿瘤细胞的杀伤作用优于FK866，团队推断，这种优势是由于同时阻断两种形式的NAMPT发挥作用的。因此收集了经FK866或PROTAC降解剂处理的HL60和MOLT4细胞的培养上清液，如图4所示，与FK866处理组相比，两种血液肿瘤细胞均观察到eNAMPT的显著降低。

图4 两种降解剂在急性白血病细胞中杀伤能力以及降低eNAMPT蛋白

接下来进行了蛋白质组学分析以探究两个降解剂的选择性。如图5所示，630120和630121都实现选择性的下调NAMPT蛋白，并且无非靶向作用。

图5 两种降解剂的选择性

最后阐明了两种降解剂具有比抑制剂FK866更好的杀伤作用的具体机制。如图6所示，FK866和降解剂处理的细胞基因表达模式存在显著差异。降解剂处理相对于抑制剂处理来说，改变的基因与NF-κb通路高度相关，28个与NF-κB通路关联基因表达水平发生改变。其中几个NF-κB通路关联基因与MAPK-Erk通路的激活相关，例如CD69、GADD45A、 MXD1、 ZFP36。此发现促使团队检测PROTAC靶向eNAMPT在抑制MAPK-Erk信号通路方面的潜在作用。与 FK866 治疗组或对照组相比，在两个 PROTAC 化合物治疗组中均观察到 MAPK 激酶 Erk1/2 激活程度显著降低。因此 PROTAC化合物可以影响eNAMPT的水平，继而通过对NF-κB、Erk信号通路的抑制，实现比抑制剂更优异的抗肿瘤作用。

图6 两种降解剂抑制NF-κB和MAPK-Erk信号通路

总的来说，团队通过筛选得到两种靶向NAMPT的PROTAC降解剂（630120和630121），两种降解剂均表现出良好的NAMPT降解、高选择性以及抗急性白血病肿瘤功效，并且通过同时降解iNAMPT和eNAMPT实现优于抑制剂的杀伤功能。

该文章是标新生物成立以来作为通讯单位与学术机构合作在线发表的第四篇文章，进一步展示了GLUETACS平台上丰富的技术储备和转化潜力，也体现出该平台重要的学术价值和商业潜力。