表皮生长因子受体（EGFR）是治疗非小细胞肺癌（NSCLC）的重要靶点。EGFR酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKIs）虽然在临床上取得了很大成效，但是获得获得性耐药问题大大限制了其临床应用。所以迫切需要开发新的疗法来克服耐药问题。蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）是一种可以诱导靶蛋白降解的双功能分子，利用分子中的E3连接酶配体和靶蛋白配体同时结合靶蛋白和E3连接酶促进靶蛋白泛素化，进而被降解。这一独特作用模式使得PROTACs克服耐药的潜力。研究人员们已经报道了一些EGFR的PROTACs，但是这些PROTACs抗增殖活性或降解活性不够高，难以同时对多种EGFR突变体发挥高效的降解作用。
药学院张三奇研究团队一直致力于EGFR-TKI的研究，期望通过PROTACs技术克服或规避EGFR突变导致的耐药。2020年率先报道了基于第四代EGFR-TKI的吡啶并[3, 4-d]嘧啶类PROTAC，表现出优异的细胞活性和降解作用（Eur. J. Med. Chem. 2020,189,112061），之后又报道了9H-嘌啉类EGFR-TKI（Eur. J. Med. Chem. 2020,186,111888）。在9H-嘌啉类EGFR-TKI结构基础上设计PROTAC，得到活性非常突出PROTAC，发现该类PROTAC的降解作用与自噬密切相关（Eur. J. Med. Chem. 2020, 208,112781）。
在本研究中，该团队以之前的工作为基础，以自主设计、合成、发现的新的高活性的含嘌呤骨架的共价EGFR-TKIs作为EGFR配体，得到一系列共价的EGFR突变体PROTACs，最终发现了抗增殖活性高、降解活性好、选择性高并能同时高效地诱导单突变（EGFRdel19）和双突变EGFR（EGFRL858R/T790M）的PROTACCP17。
（A）该团队先前报道的可逆PROTAC的结构 （B）化合物9（绿色）和EGFRT790M (黄色，PDB：3ika)的对接模型
（C）含嘌呤骨架的EGFR-TKIs和含嘌呤片段的共价EGFR突变体PROTACs的设计
（A，C）CP17对EGFRL858R/T790M和EGFRdel19 DC50值的测定结果 （B，D）分别为（A，C）的统计图
通过Western blot试验测试，CP17对耐药突变体EGFRL858R/T790M的DC50值达到1.56 nM，对EGFRdel19的DC50值达到了0.49 nmol/L。CP17同时对HCC827（EGFRdel19）和H1975（EGFRL858R/T790M）细胞表现出很强的抗增殖活性，IC50值分别为1.60和32 nmol/L。一系列的降解机制研究结果表明，CP17同时结合EGFR和VHL，形成了三元复合物，并促进了EGFR的泛素化，进而使EGFR降解。而且，EGFR的降解和溶酶体有关。该研究证明了共价结合方式是发现高活性EGFRL858R/T790M PROTACs的有效策略。
（A）可逆PROTACR1和共价PROTACCP17的结构 （B，C）R1和CP17抗H1975和HCC827细胞增殖活性的测定结果
（D，E）R1和CP17对EGFRL858R/T790M和EGFRdel19降解活性的测定结果；（F）为（D，E）的统计结果
该研究成果发表在药物化学权威期刊《药物化学杂志》（Journal of Medicinal Chemistry）上。论文题目为《通过优化EGFR配体发现的高效EGFR突变体PROTACs》（Discovery of Potent PROTACs Targeting EGFR Mutantsthrough Optimization of Covalent EGFR Ligand），论文第一作者为博士研究生赵宏义，通讯作者为张三奇教授，西安交通大学为唯一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金面上项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.1c01827