《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

财商 2025-12-03 09:02:00 来源:英矽智能科技(上海)有限公司

摘要:
* 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...

  • 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