期刊：Journal of Medicinal Chemistry
DOI：10.1021/acs.jmedchem.6c01271
8月26日，BMS（百时美施贵宝）在Journal of Medicinal Chemistry 上报道了CRBN依赖性分子胶降解剂BMS 986449的发现过程，该药物可以借助 CRBN E3 泛素连接酶，将 IKZF2 招募到细胞的蛋白降解系统中，直接把它“清除”，从而削弱 Treg 对抗肿瘤免疫反应的压制。目前这个候选分子已经推进至临床实验阶段。
对于分子胶降解剂来说，降解成功并不是最难的部分，真正困难的是——在一群高度相似的蛋白中只降解想要的靶点。
BMS 986449可以强效、选择性的降解转录因子 IKZF2与IKZF4，而几乎不降解同源家族 IKZF1、IKZF3，同时还可以大幅降低对CK1α 的误伤，这种选择性是在基于蛋白和小分子结构的基础上不断微调实现的，这正是这篇文章最值得看的地方。
1. 研发困局：精准降解Treg关键蛋白IKZF2
在肿瘤微环境（TME）中，调节性T细胞（Treg）会抑制抗原呈递，并削弱效应性T细胞（Teff）的抗肿瘤应答，从而导致免疫抑制状态。这种状态正是导致癌症免疫治疗耐药的重要原因之一。而转录因子IKZF2恰恰能够帮助Treg维持这种免疫抑制能力。因此，如果降解IKZF2，就能对Treg进行转录重编程，使其从抑制状态转向促炎状态，进而释放机体原本被压制的抗肿瘤免疫能力。
但是Ikaros 家族蛋白高度同源，是针对精准降解IKZF2的巨大挑战：
l IKZF4和IKZF2的G-motif序列完全一致，且遗传学证据表明降解IKZF4同样能有效激活抗肿瘤免疫。因此，研究将IKZF2和IKZF4共同作为设计靶点；
l IKZF1/3与IKZF2的G-motif序列仅有一个氨基酸差异（Q146 vs H141），如果被脱靶降解可能带来血液学毒性风险；
l 此外，CK1α是CRBN 通路另一个脱靶底物，早期先导化合物普遍会一并降解 CK1α，带来安全性隐患；
因此，这项研究的核心策略是利用G-motif上仅有的一个氨基酸差异，在高效降解IKZF2/4的同时，避免对IKZF1/3和CK1α的脱靶降解。这要求对CRBN、配体与新底物之间的三元相互作用有原子级别的精确理解。
2. BMS-986449的发现与优化
研究团队以来那度胺骨架为起点，经过系统的结构-活性关系（SAR）探索，最终获得了BMS-986449。BMS-986449在Jurkat细胞模型、全局蛋白质组学分析以及原代人Treg细胞中表现出高效且精准的选择性降解活性，并在动物实验中验证了其单药有效及与免疫治疗联用的协同潜力。
3. X射线晶体学解析选择性来源
为了理解BMS-986449实现高选择性的原因，团队解析了CRBN:BMS-986449:IKZF2 ZF2 三元复合物的X射线晶体结构（PDB：9Y5Z，分辨率 3.5 Å）。
晶体结构显示，BMS-986449的氨基吡啶基团通过通过 π π 堆叠精准识别 IKZF2 特征残基 H141，同时与CRBN的H353形成氢键。这一桥接模式稳定了CRBN与IKZF2的蛋白-蛋白相互作用。由于IKZF1/3的Q146侧链无法提供相同的π-堆积界面，该相互作用成为IKZF2/4选择性的结构根源。
晶体结构还揭示了 BMS 986449 与其他 IKZF2 降解剂一个本质区别：DKY 709、PLX 4545 等同类分子带有碱性氮原子，生理条件下带上正电荷，依靠阳离子 π 强静电作用抓住 IKZF2 的 H141 残基，同时该碱性氮会与 CRBN 的 E377 残基发生强相互作用，该作用被认为与 CK1α 脱靶降解风险相关。
而 BMS 986449 去掉了这个碱性氮原子，几乎不结合 E377；它识别 H141 不再依靠电荷，而是采用π π 芳香堆叠。这种依靠环与环之间空间几何匹配的结合模式，对靶蛋白局部微环境更加挑剔，在牢牢结合 IKZF2/IKZF4 的同时，削弱了组装 CRBN CK1α 三元复合物的能力。
图3. CRBN:BMS-986449:IKZF2 ZF2 三元复合物结构
基于晶体结构进行的分子动力学模拟进一步解释了规避CK1α脱靶的机制。BMS-986449分子引入的氟、甲基取代，会弱化 CRBN CK1α 三元复合物内部关键接触 H378，让 CK1α 的三元复合物稳定性下降；但这套修饰几乎不干扰 CRBN IKZF2 的结合，多重因素叠加，最终实现对 CK1α 的选择性规避。
图5. 分子对接结果
总结
BMS-986449的发现表明，在分子胶降解剂的精细化设计阶段，三元复合物晶体结构能够将药物优化从经验驱动转变为结构驱动。原子级别的相互作用分析，帮助研究人员理解为何特定的化学修饰能够保留目标活性并剔除脱靶风险。
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