一种基于N端法则诱导BCR-ABL降解的PROTAC化合物及其应用

本发明涉及医药，具体涉及一种基于n端法则诱导bcr-abl降解的protac化合物或其药学上可接受的盐及其应用。

背景技术：

1、protac(proteolysis targeting chimeras，蛋白质水解靶向嵌合体)是一种利用泛素-蛋白酶体系统将靶蛋白(poi)降解的药物开发技术。protac化合物是基于泛素-蛋白酶体系统引起的蛋白质降解的技术(图1)，protac是一个双功能的小分子一头是结合e3连接酶的配体，另一头是结合细胞内蛋白质的配体，这两个配体再由一段linker连接起来。protac两端分别招募泛素链接酶e3及靶蛋白，而引发靶蛋白的泛素化，随之被蛋白酶体降解。linker是链接protac药物的两个活性基团的重要结构，理论上不参与药效学过程。随着对protac技术研究的不断深入，根据linker构成的不同，可分为烷基链和peg链，也有使用刚性更强的炔基双哌啶环、含氮原子的螺环或桥环等作为linker，以限制protac分子的柔性和自由度。常用的linker长度一般在4-15个碳原子(或杂原子)。研究者发现linker结构本身的长度和分子层面的结构对protac药物的活性有着非常重要的影响作用，此外根据作用靶点的不同，linker的长短对降解活性的影响也不同。但目前还没有linker结构设计的通行的规则。此外，click chemistry(点击化学)由于反应条件较温和、效率较高，常常被应用到protac分子的linker当中，用于连接两端的分子。

2、目前文献报道的应用到protac中的e3连接酶主要有crbn、vhl、ciap和mdm2。效果较好、使用频次最高的e3连接酶主要是crbn(60.1％)和vhl(30.1％)两种。其中，crbn的配体主要是来那度胺、泊马度胺及其类似物，vhl的配体主要是vhl-l。在protac研发过程中，耶鲁大学的craig crews博士率先取得关键性突破。他们设计的protac小分子一端可以识别雌激素受体，另一端和泛素连接酶vhl作用，从而导致雌激素受体的泛素化而被降解，进而阻止乳腺肿瘤生长。同期，哈佛医学院的bradner小组也设计了一个protac化合物，利用crbn泛素连接酶来降解在癌症上有重要作用的转录因子brd4。这两项研究都在小鼠模型中成功的抑制肿瘤，克服了蛋白质敲低方法用于治疗的一个主要障碍。自此protac作为一项新兴技术得到生物医学界和工业界的广泛关注，尤其arvinas公司最近有两个protac化合物展现很好的ii期临床效果。

3、虽然protac技术近年来取得了很大进展，但仍存在一些问题：(1)protac药物分子量较大，难以穿透细胞膜；(2)连接子的长度以及结合位置都会影响到protac的降解能力；(3)作为protac组成部分之一，e3泛素连接酶起着至关重要的作用。虽然e3连接酶是一个庞大的蛋白质家族，已发现600多种e3连接酶能在人体细胞中发挥作用，但目前能真正用于protac设计的e3连接酶配体只有vhl、crbn、iaps、mdm2几种。可用e3连接酶及配体的缺乏，限制了protac技术的发展。(4)目前为止vhl、crbn、iaps、mdm2虽然被用于protac上，但它们都缺乏对靶蛋白降解速度调控，因为蛋白过快或过慢的降解在某些情况下可能是有害的；(5)另外在protac中最常用的两个泛素链接酶vhl和crbn也有些缺陷，比如它们在有些细胞中活性低，可能不容易用于肿瘤治疗，如血癌，脑癌，肺癌和肾癌。因此如何使protac更普遍地适用仍然是一个关键而紧迫的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种基于n端法则诱导bcr-abl降解的protac化合物或其药学上可接受的盐及其应用，利用最小的降解信号-单氨基酸，最短的peg linker(peg连接子)以及通过替换不同的氨基酸设计新颖的protac小分子，从而提高细胞渗透率，达到更好的疗效，以及通过独特的可调节的降解能力，从而更好的控制bcr-abl蛋白水平。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种基于n端法则诱导bcr-abl降解的protac化合物或其药学上可接受的盐，所述化合物的分子结构中，包括单氨基酸和配体dasatinib(达沙替尼)，两者之间由peg linker连接起来。

4、作为本发明的进一步改进，所述单氨基酸可以选自gly、ala、val、leu、ile、phe、pro、trp、ser、tyr、cys、met、asp、asn、gln、glu、thr、lys、arg或his，优选arg、lys、leu或phe。

5、本发明提供一种基于n端法则诱导bcr-abl降解的protac化合物或其药学上可接受的盐，所述药学上可接受的盐包括有机盐或无机盐，包括但不限于：钠盐、钾盐、铯盐、钙盐、镁盐、三乙胺盐、吡啶盐、甲基吡啶盐、乙醇胺盐、三乙醇胺盐、二环己基胺盐、n，n-二苄基乙二胺盐、盐酸盐、氢溴酸盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、甲酸盐、乙酸盐、三氟乙酸盐、泛酸盐、琥珀酸盐、枸橼酸盐、酒石酸盐、富马酸盐、马来酸盐、葡糖酸盐、葡糖醛酸盐、糖酸盐、苯甲酸盐、乳酸盐、甲磺酸盐、乙磺酸盐、苯磺酸盐、对甲苯磺酸盐、精氨酸盐、天冬氨酸盐、谷氨酸盐、泛酸盐、抗坏血酸盐，及上述盐的组合。

6、本发明还提供包含基于n端法则诱导bcr-abl降解的protac化合物或其药学上可接受的盐以及其与药学上可接受的载体或赋形剂的药物组合物。

7、作为本发明的进一步改进，所述配体dasatinib的结构如式i所示：

8、

9、其中，x＝f、cl、br、i中的一种；r1、r2＝ch3、c2h5、c3h7、c4h9、c5h11中的一种。

10、作为本发明的进一步改进，所述peg linker包括但不限于一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、四缩五乙二醇。

11、作为本发明的进一步改进，所述化合物包括arg-peg1-dasa：

12、

13、

14、在本发明中，根据所需给药方式，药学上可接受的组合物将包含约1至约99重量％的本发明结合物、以及99至1重量％的适宜的载体或药用赋形剂。优选组合物包含约5至75重量％的本发明结合物，其余为适宜的载体或药用赋形剂。更优选组合物包含约10至50重量％的本发明结合物，其余为适宜的载体或药用赋形剂。

15、在本发明实施方式中，本发明的药物组合物还可包含少量的辅助物质，如润湿剂或乳化剂、ph缓冲剂、抗氧化剂等，例如：柠檬酸、脱水山梨醇单月桂酸酯、三乙醇胺油酸酯、丁基化羟基甲苯等。

16、在本发明实施方案中，所述的药物组合物为片剂、胶囊剂、丸剂、颗粒剂、散剂、栓剂、注射剂、溶液剂、混悬剂、膏剂、贴剂、洗剂、滴剂、擦剂、喷雾剂等剂型。

17、在本发明实施方式中，本发明的结合物可以纯化合物形式或适宜的药物组合物形式进行给药，可采用任何可接受的给药方式或用于类似的用途的试剂进行。因此，采用的给药方式可选择通过口、鼻内、非肠道、局部、透皮或直肠方式，其形式为固体、半固体或液体药剂形式给药，例如，片剂、栓剂、丸剂、软和硬明胶胶囊剂、散剂、溶液剂、混悬剂和注射剂等，优选采用适用于精确剂量的简单给药的单元剂量形式。

18、可采用液体形式给药的药物组合物例如可通过溶解、分散等手段将本发明的结合物(约0.5至约20％)和选择性存在的药用辅剂溶解、分散于载体中，载体的实例为水、盐水、含水葡萄糖、甘油、乙醇等，从而形成溶液剂或混悬剂。

19、本发明进一步保护一种上述基于n端法则诱导bcr-abl降解的protac化合物或其药学上可接受的盐在制备降解体内bcr-abl的蛋白水平的药物中的应用。

20、本发明进一步保护一种上述基于n端法则诱导bcr-abl降解的protac化合物或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

21、作为本发明的进一步改进，所述肿瘤包括但不限于血癌，脑癌，肺癌和肾癌。

22、protac(proteolysis targeting chimeras，蛋白质水解靶向嵌合体)是一种利用泛素-蛋白酶体系统将靶蛋白(poi)降解的药物开发技术。在这里，本发明设计了一类新颖独特的protac小分子利用细胞自身的降解途径来降解bcr-abl蛋白激酶，即本发明合成的protac小分子以单氨基酸如arg、lys、leu和phe作为e3连接酶ubr的配体，另一头通过配体dasatinib(dasa)来结合靶蛋白bcr-abl，这两个配体再由不同长度的peg linker连接起来。这样的化学分子把ubr与bcr-abl连接到一起，而使bcr-abl被泛素化，并被蛋白酶体降解。本发明设计的protac的优点一是可以通过一个很小的降解信号(单个氨基酸)来降解靶蛋白，从而显著减小protac分子的大小，以增加了细胞的渗透性和有效性；二是可以通过替换不同的氨基酸(如可以换成lys，leu，phe等)，这些仅n-端有异的小分子由于对泛素链接酶ubr的不同亲和力而改变靶蛋白的降解速度，从而可以优化蛋白质稳定性的调控。本发明设计合成的arg-peg1-dasa、arg-peg2-dasa、arg-peg3-dasa、arg-peg4-dasa、lys-peg1-dasa、leu-peg1-dasa、phe-peg1-dasa在体内与体外实验中均被证明是一个高效的bcr-abl降解剂，并且能够调控bcr-abl的降解速度。本发明的设计不仅可以为白血病提供新的治疗策略，而且也很容易的移植到其他靶点药物上，有广泛运用的可行性，本发明的成功会带来人类疾病治疗的新的有效方法，因此对疾病的治疗和提高病人生存及生活质量有极其重要的意义。

23、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

24、1、发明人前期研究发现bcr-abl在白血病中比较稳定不容易被降解，从而促使细胞生长失控。因此用protac降解bcr-abl会是一个行之有效的办法。本发明合成的protac小分子以单氨基酸arg(或lys、leu、phe等)开始，通过不同长度的peg linker与dasatinib融合。通过这个arg(lys，leu，phe)-peg(1-4)-dasa小分子中间桥梁，把ubr与bcr-abl连接到一起，而使bcr-abl被泛素化并显著降低其水平，而抑制白血病生长。蛋白质降解的一个主要优点是，与典型的酶抑制为基础的方法不同，它只需要瞬态药物靶相互作用，而不需要直接抑制激酶活性。

25、2、本发明对已有的常用protac的改进是：(1)一个很小的降解信号(如单个氨基酸arg、lys、leu、phe)，显著减小protac化合物的大小，以增加了细胞的渗透性和有效性；(2)通过比较不同长度的peg linker，对靶蛋白具有不同程度的降解效果，从而找到用最短的linker达到最好的降解效果；(3)采用的ubr是广泛表达，活性强的e3泛素连接酶；(4)可以通过替换不同的氨基酸(如arg、lys，leu，phe等)，这些仅n-端有异的小分子由于对泛素连接酶ubr的不同亲和力而改变降解速度，从而可以优化蛋白质稳定性的调控。

26、3、本发明建立并验证了一种新颖的基于n端法则利用最小的降解信号-单个氨基酸识别e3泛素连接酶的protac双功能小分子，降解靶蛋白，为实现靶点的攻击提供了新的技术选择；其次本发明选用单个氨基酸最为降解信号，一方面进一步扩展了e3的使用范围，另一方面大大降低了化合物的分子量，从而使其更易进入细胞发挥效果；第三本发明用最短的peg linker(一个peg)就能达到最好的降解效果，进一步降低了化合物的分子量，提高了穿透性；最后本发明设计的具有高活性的arg-peg1-dasa protac双功能分子降解剂，证实了其降低体内bcr-abl蛋白水平的能力，并抑制了肿瘤生长，这为未来的肿瘤靶向治疗提供了新策略。