PROTACs
As Proteolysis-Targeting Chimeras, também conhecidas como PROTACs, são compostos que têm como propósito induzir a degradação de diversas proteínas, como cinases, proteínas do citoesqueleto, recetores nucleares, fatores de transcrição e proteínas reguladoras (Pei, 2019).
(Targeted Protein Degradation – Xvivo)
As primeiras gerações de PROTACs apresentaram numerosos defeitos que limitaram a sua respectiva utilização clínica, nomeadamente, o seu elevado peso molecular, baixa potência, baixa permeabilidade e labilidade na ligação peptídica (Pei, 2019). Para contornar estas mesmas limitações, foram desenvolvidas novas PROTACs – as Small-molecule PROTACs. Dentre as quais, as principais são a base de MDM2, IAP, CRBN e VHL, pertencentes á família das E3 ubiquitin ligases.
MDM2As
PROTACs baseadas em MDM2 foram as primeiras all-small-molecule PROTACs, responsáveis pela ligação da nutlin a um ligando de um receptor andrógeno (AR) que, por sua vez, recruta a MDM2 E3 ligase, induzindo assim a degradação do AR, presente em células tumorais prostáticas. Apesar destas PROTACs serem menos eficazes na degradação do AR do que péptidos análogos, o seu proof-of-concept comprova que as all-small-molecule PROTACs são praticáveis e apresentam potencial para novos métodos de tratamento para diversas doenças (Pei, 2019).
IAP
As PROTACs baseadas em IAP conseguem utilizar a proteína 1 inibidora da apoptose para induzir a degradação das proteínas-ligando do ácido retinoico intracelular. As PROTACs á base de IAP foram desenvolvidas para resolver os problemas das PROTACs á base de bestatina, que apresentaram diversas limitações, como potências baixas, efeitos fora das células-alvo e, principalmente, a autodegradação por cIAP1.
Para contornar estes problemas, a bestatina foi substituída por um IAP antagonista LCL161. Assim, as PROTAC á base de IAP recrutam a XIAP ao invés da cIAP1 e degradam as proteínas-alvo em escala nanomolar (Pei, 2019).
(Astrachan, 2019)
CRBN
A descoberta de pequenos ligandos moleculares de elevada afinidade (high-affinity small-molecule ligands), como o CRBN e o VHL, capacitaram um rápido desenvolvimento da tecnologia das PROTACs. O CRBN foi identificado como alvo primário da talidomida, em 2010. Em seguida, foi observado que a talidomida e os seus derivados induzem a degradação da IKZF1 e do IKZF2 por ligação com o CRBN, resultando na ubiquitinação dos alvos.
É devido a essa mesma capacidade da talidomida e dos seus derivados, de ligação ao CRBN especificamente, que a PROTAC nomeada dBET1 foi sintetizada para induzir a degradação da BRD4, uma proteína contentora de um bromo-domínio. Ao ser testada por 18h em células AML, notou-se que 85% de BRD4 foi degradada a uma concentração de 100nM de dBET1.
Além disso, também foi observada uma diminuição significativa das oncoproteínas PIM1 e MYC. Outra PROTAC semelhante é a ARV-825, que se baseia na ligação da OTX015 com a pomalidomida, de modo a induzir a degradação quase completa da BRD4, a uma concentração de 10nM em 6h. Estudos posteriores indicaram que a ARV-825 é superior aos inibidores de JQ1 e OTX015 para anti proliferação e indução de apoptose.
A descoberta destas PROTACs baseadas em CRBN, demonstrou um melhoramento significativo em relação aos pequenos inibidores, utilizados anteriormente na indução proteolítica da BRD4. Estudos posteriores de outras PROTACs indicam que a tecnologia das PROTACs pode ser uma estratégia terapêutica promissora para tumores resistentes a fármacos e, devido á eficácia destas PROTACs contra os alvos CDK9, BTK, HDAC6, ALK, BCR-ABL, Sirt2 e PI3K, esta tecnologia apresenta uma possível universalidade nos tratamentos antitumorais (Pei, 2019).
VHL
Por fim, as PROTACs baseadas em VHL foram desenvolvidas a partir da descoberta de inibidores potentes do VHL E3 ligase. A primeira a ser desenvolvida foi a DC50 e tinha como alvo a ERRα. In vivo, esta PROTAC apresentou eficácia ao degradar 40% de ERRα em coração e rins de murino, e em modelos de tumores MDA-MB-231 induzidos. Com base neste resultado, outra PROTAC denominada PROTAC_RIPK2 mediou o knockdown de 95% da RIPK2, a 10nM. In vitro, foi estabelecido que 1 pM de PROTAC_RIPK2 observou-se a ubiquitinação de 3,4 pM de RIPK2. Estes resultados demonstram que, apesar do valor de afinidade de ligação ser abaixo do valor do alvo E3 ligase, a natureza catalítica subestequiométrica das PROTACs são uma vantagem em relação aos pequenos inibidores moleculares tradicionais (Pei, 2019).
Apesar do enorme interesse na tecnologia das PROTACs, ainda há desafios a serem superados para alcançar mais resultados. A família das E3 ubiquitin ligases apresenta um número superior a 600 membros e destes apenas a CRBN, VHL e IAP são mais utilizadas nas PROTACs. Logo, ainda há muitas E3 ubiquitin ligases a serem testadas na tecnologia das PROTACs.
Uma vez que desenvolver inibidores baseados em interações proteína-proteína é uma tarefa difícil, é crucial tirar proveito de pequenos ligandos moleculares com alta afinidade a uma E3 ligase. Um aspecto que torna as PROTACs ainda mais promissoras, é a sua capacidade de terem como alvo as “undrugable proteins”. Aproximadamente 85% do proteoma humano carece de atividades enzimática e outras interações funcionais. Porém, a ligação das PROTACs a essas proteínas pode resultar num aumento da vulnerabilidade a fármacos das proteínas-alvo (Pei, 2019).
