《自然•通讯》:英矽智能利用AI开发新型PKMYT1靶向蛋白降解嵌合体
- AI从头设计新型PROTAC分子:借助Chemistry42,英矽智能生成了全新结构的PKMYT1抑制剂及连接体,从而设计新型PROTAC分子,展示了平台在新型分子设计领域的潜力。
- 独特的双重作用机制:该新型PROTAC分子D16-M1P2,采用双重机制,能够同时降解并抑制致癌蛋白PKMYT1,较传统抑制剂表现出强效、高选择性且更持久的治疗效果。
- 具有前景的临床前实验数据:D16-M1P2在临床前研究中展现出高选择性、优异口服生物利用度及强效抗肿瘤活性,目前已推进至临床候选化合物前的验证阶段(Pre-PCC)。
上海2025年12月3日 美通社 -- PKMYT1是一种丝苏氨酸蛋白激酶,在细胞周期调控中发挥关键作用。先前的研究表明,通过合成致死策略抑制PKMYT1,能够选择性地清除携带特定基因突变(如CCNE1扩增或FBXW7、PPP2R1A基因突变)的癌细胞,同时保留正常健康细胞,并最大程度减少不良反应。这使得PKMYT1成为针对具有特定生物标志物患者群体的极具潜力的治疗靶点。
然而,现有PKMYT1抑制剂受限于分子多样性不足与选择性较差,导致存在潜在的脱靶风险以及临床试验中剂量限制性毒性问题。此外,癌细胞中发生的突变所引起的获得性耐药性,也进一步增加了抑制剂治疗的复杂性。研究发现,除了具有酶活性外,PKMYT1蛋白在β-catenin稳定及Wnt信号通路激活等非催化功能中也发挥着关键作用,而传统抑制剂对此类非催化活性常常难以有效应对。这些挑战使得探索更高效、更安全的PKMYT1靶向治疗策略,成为当前的研究热点。
在最新的开创性研究中,英矽智能(Insilico Medicine)团队利用生成式化学平台Chemistry42,设计出靶向PKMYT1、具有同类最佳潜力的新型蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)D16-M1P2。该分子采用双重作用机制一方面可诱导PKMYT1降解,另一方面直接抑制其激酶活性。这“双重”策略有望克服现有抑制剂选择性差、易耐药等缺陷,同时靶向PKMYT1的催化与非催化功能,展现出更持久、强效的疗效潜力。该项成果于近期发表在Nature Communications上,展现了英矽智能生成式化学平台支持复杂的的新型疗法方面的能力。
该研究首先设计了新型PKMYT1抑制剂。研究团队利用Chemistry42平台,以两种已知激酶抑制剂的药效团为出发点,生成了超过2000个候选新分子。经过“新颖性-亲和力-成药性”等多轮筛选,最终筛选出最具潜力的候选分子,并成功合成了1号化合物。在此基础上,团队通过基于结构的药物设计和进一步合成测试,对1号化合物进行了优化,旨在提升其生物活性和药代动力学特性,并最终获得4号化合物。该优化后的抑制剂不仅具备优异的激酶选择性,同时拥有理想的连接位点。
获得优化抑制剂之后,研究人员构建了PKMYT1PROTACCRBN三元复合体的三维虚拟模型, 用于确定最优的连接体参数。以此为基础,团队再次利用Chemistry42平台,开发出用于将4号化合物与E3连接酶结合的新型连接体,并合成了苗头分子D1。经过进一步对溶解性、代谢等多项指标的优化,最终获得了先导PROTAC分子D16-M1P2。
D16-M1P2在临床前研究中表现出良好效果:在测试的403种激酶中仅抑制了4种,且安全窗足够大,还在异种移植瘤模型中显示出显著的抗肿瘤活性,并且在多种临床前动物模型中展现了良好的口服生物利用度。与传统的PKMYT1抑制剂相比,D16-M1P2通过泛素-蛋白酶体系统,促使PKMYT1被完全降解,从而诱导出更有效和持久的药效学作用,在药物洗脱后,其活性可至少维持24小时。此外,D16-M1P2还具有双重作用机制:它以降解PKMYT1为主,但在较高浓度时也可直接抑制残余激酶活性,从而实现对通路的全面抑制。
英矽智能联合首席执行官兼首席科学官任峰博士表示:“D16-M1P2 兼具高效降解和激酶抑制的双重机制,能够多方位打击癌症中的关键细胞周期调控因子。其在临床前研究中展现出的高选择性和持久药效,有望克服此前 PKMYT1 抑制剂在安全性和疗效方面的局限性。D16-M1P2 不仅为PKMYT1生物学研究提供了创新的发向,也展现出作为新型候选药物的巨大潜力。”
2024年2月,英矽在药化领域全球头部期刊Journal Of Medicinal Chemistry中详细发表了本项目第一阶段PKMYT1抑制剂系列的设计优化路径。新的研究进一步将分子类型从小分子抑制剂升级为PROTAC,进一步提升了候选分子的选择性、安全性及疗效,并展示了AI工具如何驾驭从抑制剂设计到连接体优化的PROTAC分子设计全流程,为AI驱动药物创新开辟了新方向。目前,D16-M1P2已推进至提名临床候选化合物前的验证阶段。
英矽智能创始人兼联席首席执行官Alex Zhavoronkov博士表示:“这项成果展示了我们利用AI平台展开的创新分子类型的开发尝试,突破了成熟的小分子设计,转向下一代新型疗法,如:蛋白降解靶向嵌合体的设计。通过生成新型靶向‘弹头’及最优连接体,我们展示AI在为挑战性靶点开发高度特异、多功能分子时的巨大价值。”
自2014年成立以来,英矽智能已发表超过200篇同行评议论文。依托于在跨生物技术、人工智能和自动化领域的学术分享与持续突破,公司入选自然指数(Nature Index)2025科研领袖:全球生命科学与自然科学论文全球百强企业。
通过整合先进的AI和自动化技术,英矽智能在实际应用案例中展现出效率提升,为AI驱动的药物研发树立了标杆。与传统药物研发通常需要2.5-4年的时间周期相比,英矽智能在2021至2024年间的自研项目,从立项到提名临床前候选药物(PCC)的平均耗时为12-18个月之间,每个项目仅需合成和测试约60-200 个分子,已完成20项候选分子的提名。
参考资料 |
【1】 Wang, Y., Wang, X., Liu, T., Wang, C., Meng, Q., Meng, F., Yu, J., Liu, J., Fan, Y., Gennert, D., Pun, F. W., Aliper, A., Ren, F., Zhang, M., Cai, X., Ding, X., & Zhavoronkov, A. (2025). Discovery of a bifunctional PKMYT1-targeting PROTAC empowered by AI-generation. Nature Communications, 16(1). https:doi.org10.1038s41467-025-65796-8 |
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