首例被攻克的“不可成药”新靶点: PTPN2/PTPN1 - MedChemExpress

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近期，Nature 最新发现剑指 PTPN，提出了 PTPN2/N1 小分子抑制剂，ABBV-CLS-484！历经 6 年的研究和求证，终进入 1 期临床试验。我们一起来看看这神奇的发现吧！！

近期，由多个研究单位的首席科学家领衔，在 Nature 上发表的最新成果—— "The PTPN2/PTPN1 inhibitor ABBV-CLS-484 unleashes potent anti-tumour immunity"[1]，发现首个已知的活性位点 PNPT 磷酸酶抑制剂，ABBV-CLS-484 (AC484)！

AC484 具有口服活性，可有效靶向 PNPT2 (IC50=3.9 nM)和 PNPT1 (IC50=2.8 nM)。更重要的是，AC484 可同时靶向肿瘤与免疫细胞，在增强肿瘤对免疫攻击敏感性的同时，提高抗肿瘤免疫细胞的活性。

图 1. PTPN2/N1 活性位点抑制剂 AC484 的发现[1]。

(A) PTPN2 的结构; (B) PTPN2 蛋白中的 AC484 (绿色); (C) PTPN2 活性位点 AC484 的晶体结构; (D) PTPN2/N1 抑制剂 AC484的结构。

PTPN 磷酸酶属于酪氨酸磷酸酶，对于酪氨酸磷酸酶，研究最早的是 SHP2 抑制剂，早期研发主要集中在活性催化位点，但由于其存在选择性低、透膜性差及生物利用度不足等缺点，SHP2 活性催化位点抑制剂至今仍然没有达到理想的体内疗效。后期便将研究转向了针对 SHP2 的变构模式，如 TNO155。此外，还有基于 pTyr 模拟片段 (pTyr Mimetics)设计的靶向PTP1B 抑制剂 (图 2)，如 Trodusquemine [2]。

但这些抑制剂以变构结合的方式起作用，而不是阻断活性位点 (PTP 活性位点，即 pTyr 结合袋)。

图 2. 酪氨酸磷酸酶抑制剂的靶向治疗[3][4][5][6]。

SHP2 磷酸酶抑制剂靶向治疗的作用方式: (A) 将 SHP2 在基础状态下处于一种自抑制的封闭构象，其中 N 端 SH2 结构域与 PTP 结构域关联，由 PTP 结构域和 N-SH2 结构域之间的大量的非共价键来维持。当刺激性肽（如胰岛素受体底物 IRS 等）与 SH2 结构域结合时，N-SH2 和 PTP 之间的自抑制作用被破坏，SHP2 从无活性状态转化为活性状态，从而形成可与含有 pTyr 残基相结合的催化口袋[3]。(B) SHP099 的化学结构；SHP2 与 SHP099 配合物的 x 射线晶体结构。SHP2 与 SHP099 结合在三个结构域界面形成的中心隧道中的配合物的表面 (绿色，N-SH2;蓝色,C-SH2;棕色, PTP域)。SHP2呈非活性构象，其 N 端 SH2 结构域完全阻断底物进入活性位点半胱氨酸(红色)[4]。(C) SHP2 抑制剂 SHP099、RMC-4630 和 SHP244 与致癌 SHP2 磷酸酶的 SH2 结构域和激酶结构域结合，并将该酶锁定在其封闭的非活性构象中[5]。

基于pTyr 模拟物的抑制剂：(D) 基于 pTyr 模拟片段的 PTP 抑制剂, 通过生成与 PTP 活性位点和不同外周口袋相互作用的二价配体来获得高效和选择性的 PTP 抑制剂中[6]。(E) 基于 pTyr 模拟片段的方法可同时靶向 PTP 活性位点和邻近的不太保守的口袋，以提高抑制剂的效力和选择性[6]。

此外，磷酸酶还包括丝/苏氨酸蛋白磷酸酶，如 PPPases 家族，其 调节剂可分为三类: (1) 靶向催化亚基的小分子（如 LB-100）; (2) 靶向非催化亚基/结构域的小分子（如 FTY720、DT061 和 iHAP1）; (3) 靶向全酶的小分子（如 Cyclosporine A 和 Tacrolimus)[2]。
凡此种种，也都不是靶向活性催化位点抑制剂。

图 3. PPPases 调节剂[2][5][7]。

LB-100 结合 PP2A 催化亚基的催化活性位点，通过竞争性占据底物结合位点抑制 PP5 和PP2A: (A)  LB-100 通过多种类型的相互作用 (包括离子相互作用 (红色虚线)、氢键(绿色虚线)、疏水和偶极-偶极堆叠相互作用(黄色虚线))在催化口袋内紧密配合，阻断了底物的磷酸基与催化金属的接触[2]。(B) LB100 对 PP2A 复合物和 PP5 的催化亚基的直接抑制[5]。

PP2A的变构激活剂: (C) DT-061 和 iHAP1激活具有不同 B56 调控亚基的不同 PP2A 全酶，调控不同的信号通路[2]。(D) DT-061 的结合方式T-061作为一种“分子胶”，位于由三个 PP2A 亚基(支架 Aα 亚基(A亚基)，催化Cα亚基(C亚基)和 B56α 调节亚基(B亚基))的交叉界面形成的口袋中，并与所有三个亚基形成多种类型的相互作用，以稳定PP2A 异源三聚体。结合袋离催化位点较远，A亚基、B亚基、C亚基、催化位点和 DT-061 分别是浅品红、紫红色、海蓝色、红色和黄色[2]。

虽然已鉴定出具有有效酶活性 (<10 nM) 的 PTPN1 抑制剂，但报道的化学型 (pTyr chemotypes) 表现出较弱的细胞活性 (>10 μM) 和较差的药代动力学特性[8]。而 AC484 是一种有效的 PTPN2 (也称为 TC-PTP) 和 PTPN1（也称为 PTP-1B）活性位点抑制剂，具有口服活性。

AC484 是第一个进入癌症免疫治疗临床试验的活性位点磷酸酶抑制剂，目前正在晚期实体瘤患者中进行评估 (NCT04777994)[1]。

PTPN2 和 PTPN1 具有高度同源的活性位点。Robert (2017) 利用接受免疫治疗的小鼠设计了体内 CRISPR 筛选实验，测试了黑色素瘤细胞表达的 2368 个基因，以确定与检查点封锁协同作用或引起抵抗的基因。结果显示，PTPN2/N1 抑制免疫细胞激活，PTPN2/N1 缺失提高了肿瘤细胞对检查点封锁的敏感性[1][9]。

AC484 是双重 PTPN2/N1 抑制剂，可增加肿瘤对 INF-γ 的敏感性，并促进 T 细胞激活和功能。

1) 在 AC484 磷酸酶筛选实验中，AC484 对 PTPN2/N1 表现出高选择性：PTPN2 （IC50: 1.8 nM）; PTPN1 (IC50: 2.5 nM)。

2) 通过增强干扰素 γ (INF-γ) 介导的抗原呈递和生长抑制作用，提高肿瘤免疫治疗效果。

3) 促进 T 细胞活化，促进肿瘤杀伤和细胞因子产生，增强 T 细胞的细胞毒性和肿瘤的敏感性。

AC484 在小鼠模型中免疫依赖性地抑制肿瘤，增加了几种免疫细胞亚群的激活和功能，促进了包括 JAK-STAT 信号在内的细胞通路，使 TME 发炎。

1) AC484 单一疗法有效控制小鼠肿瘤生长并改善肿瘤转移情况，在 CT26 模型中AC484 与抗 PD-1 的组合进一步增强了疗效和生存率。

2) AC484 以 NK 细胞依赖性的方式抑制肿瘤，介导免疫细胞亚群的激活和聚类，促进 NK 细胞和 CD8+ T 细胞功能，这些亚群以特定环境的方式介导肿瘤生长。

3) PTPN2/N1 抑制导致总免疫细胞和 CD8+ 细胞更多地浸润到肿瘤中，在骨髓亚群中引发促炎表型，触发 TME 发炎。

4) PTPN2/N1 抑制增强多种 JAK-STAT 信号通路，导致免疫激活和 IFN 介导的炎症。

本期小 M 为大家介绍了特异性 PTPN1/PTPN2 的抑制剂 AC484。PTPs 本是 “难以成药” 靶点，却被  AC484 改写命运，成为第一个被攻克了已知活性位点的磷酸酶靶点。AC484 抑制 PTPN1/PTPN2 带来了肿瘤抑制和免疫激活的双重功效，强势遏制肿瘤发展和转移。此外，小 M 还为大家整理了相关磷酸酶抑制剂的开发思路，方便大家的实验研究~

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参考文献：
[1] Baumgartner CK, et al. The PTPN2/PTPN1 inhibitor ABBV-CLS-484 unleashes potent anti-tumour immunity. Nature. 2023 Oct;622(7984):850-862.
[2] Zhang Q, et al. Strategies for Targeting Serine/Threonine Protein Phosphatases with Small Molecules in Cancer. J Med Chem. 2021 Jul 8;64(13):8916-8938.  

[3] Garcia Fortanet J, et al. Allosteric Inhibition of SHP2: Identification of a Potent, Selective, and Orally Efficacious Phosphatase Inhibitor. J Med Chem. 2016 Sep 8;59(17):7773-82.

[4] Chen YN, et al. Allosteric inhibition of SHP2 phosphatase inhibits cancers driven by receptor tyrosine kinases. Nature. 2016 Jul 7;535(7610):148-52.  

[5] Vainonen JP, et al. Druggable cancer phosphatases. Sci Transl Med. 2021 Apr 7;13(588):eabe2967.  

[6] Zhang ZY. Drugging the Undruggable: Therapeutic Potential of Targeting Protein Tyrosine Phosphatases. Acc Chem Res. 2017 Jan 17;50(1):122-129. doi: 10.1021/acs.accounts.6b00537. Epub 2016 Dec 15.  

[7] Vit G, et al. Chemogenetic profiling reveals PP2A-independent cytotoxicity of proposed PP2A activators iHAP1 and DT-061. EMBO J. 2022 Jul 18;41(14):e110611.  

[8] Combs AP. Recent advances in the discovery of competitive protein tyrosine phosphatase 1B inhibitors for the treatment of diabetes, obesity, and cancer. J Med Chem. 2010 Mar 25;53(6):2333-44.  

[9] Manguso RT, et al. In vivo CRISPR screening identifies Ptpn2 as a cancer immunotherapy target. Nature. 2017 Jul 27;547(7664):413-418.