2024年1月16日，St. Jude Children’s Research Hospital 等团队在 Nature Communications 发表研究，报道一类以 CRBN 为 E3 连接酶、诱导 CK1α 降解的分子胶降解剂，并重点展示优化化合物 SJ3149 的抗肿瘤活性、选择性和结构机制。对于 PROTAC/TPD 领域而言，这项工作值得关注的地方不只是发现了一个新型 CK1α 降解工具分子，更在于它展示了从 CRBN 配体库表型筛选、蛋白质组学确认新底物、结构指导 SAR，到广谱细胞系验证和体内 PD 读出的较完整路径。

CK1α 由 CSNK1A1 编码，是参与 Wnt/β-catenin、p53 等通路调控的丝氨酸/苏氨酸激酶。此前，来那度胺已被认为能够通过 CRBN 诱导 CK1α 降解，并与 del(5q) 骨髓增生异常综合征中的治疗机制相关；但来那度胺对 CK1α 的降解深度和效力有限，也难以充分支持 CK1α 在更多肿瘤背景中的药理验证。因此，开发更强、更选择性的 CK1α 降解剂，一直是连接基础机制和潜在治疗应用的关键一步。

从 CRBN 配体库筛选到 SJ3149

研究团队首先使用由 3630 个 CRBN 结合分子组成的分子胶库，在 9 个儿科肿瘤细胞系中进行表型筛选，其中包括多种 AML 细胞系和髓母细胞瘤模型。筛选得到的初始命中化合物 SJ7095 在 MOLM-13 细胞中表现出显著抗增殖活性，并经 CRBN 竞争实验和 CRBN 敲除细胞验证，确认其作用依赖 CRBN。

随后的 TMT 定量蛋白质组学显示，SJ7095 处理后主要降低 CK1α、IKZF1 和 IKZF3 三种蛋白水平。也就是说，SJ7095 是一个强效但并不完全选择性的 CK1α/IKZF 降解剂。考虑到 IKZF1/3 降解可能带来额外生物学效应，团队进一步希望获得更适合解析 CK1α 生物学、并可能减少不必要新底物降解的选择性化合物。

在结构建模和 SAR 优化基础上，研究者围绕 SJ7095 的邻苯二甲酰亚胺骨架进行 C5 位取代优化，先得到 SJ0040，随后通过以杂芳香生物电子等排体替换苯甲酰胺片段，获得 3-氨基苯并异噁唑化合物 SJ3149。在 MOLM-13 细胞免疫印迹实验中，SJ3149 对 CK1α 的 DC50 为 3.7 nM，Dmax 达 95%；其对细胞增殖的 IC50 约为 13 nM，表现出比来那度胺更高效的 CK1α 降解能力。

选择性与结构机制

SJ3149 的一个核心特征是对 CK1α 的选择性。研究团队使用内源性 HiBiT 标记细胞系比较 CK1α 与 IKZF1 的降解情况，发现 SJ3149 能诱导近乎完全的 CK1α 降解，但对 IKZF1 蛋白丰度影响很小。更重要的是，在 MOLM-13 细胞中以 1 μM 浓度处理 4 小时后，TMT 蛋白质组学在超过 9000 个可检测蛋白中仅观察到 CK1α 显著下降，同时可见 p53、p21 和 β-catenin 等与 CK1α 通路相关蛋白上调。这一结果为“选择性 CK1α 分子胶降解剂”的表述提供了较强支持。

结构层面，团队解析了 CK1α、CRBN、DDB1 与 SJ3149 形成的复合物结构。结果显示，SJ3149 与来那度胺共享的核心骨架仍占据 CRBN 疏水口袋，但 SJ3149 的苯并异噁唑片段能够进一步与 CK1α N 端区域形成直接相互作用，包括与 K18 的氢键以及与 CK1α β-hairpin degron loop 周围残基的疏水接触。这些相互作用为其更稳定的三元复合物、更快的降解速率和更高的降解深度提供了结构解释。

该结构也帮助解释了 SJ3149 相较于 IKZF1 的选择性。模型分析提示，CK1α 中有利于容纳 SJ3149 芳香片段的局部环境，在 IKZF1 中并不完全保守，可能削弱 SJ3149 对 IKZF1 的稳定招募。这一点对分子胶设计具有普遍意义：在同一 CRBN 配体框架上，通过微调面向新底物界面的取代基，可以从“多底物降解”转向更窄的新底物谱。

广谱细胞活性与 p53 关联

在抗肿瘤活性方面，SJ3149 不仅在 AML 和 ALL 等急性白血病细胞系中显示纳摩尔级活性，还被进一步放入 115 个人源肿瘤细胞系组成的 Oncolines 面板中评估，其中包括 29 个血液肿瘤和 86 个实体瘤细胞系。研究结果显示，SJ3149 对多种 AML、B-ALL、T-ALL 等血液肿瘤细胞系具有强效抑制作用，也对部分乳腺、软组织、男性和女性生殖系统来源实体瘤细胞系表现出较高敏感性。

不过，“广谱活性”并不意味着无差别杀伤。研究同时显示，来自不同组织来源的多种细胞系对 SJ3149 并不敏感，说明其抗增殖作用具有明显细胞背景依赖性。进一步分析 38 个常见癌基因和抑癌基因状态后，TP53 改变是最突出的响应相关因素：TP53 改变细胞系的 SJ3149 IC50 平均高于 TP53 野生型细胞系约 21 倍。基因表达关联分析也支持 p53 通路活性与 SJ3149 敏感性相关。

研究还将 SJ3149 的细胞系响应谱与 120 种已在相同或相近面板中测试的抗癌药物进行比较，发现其与 MDM2 抑制剂 Nutlin-3a 的响应模式具有统计相关性。Nutlin-3a 通过阻断 p53-MDM2 相互作用激活 p53 通路，而 SJ3149 则通过 CK1α 降解影响 p53 相关调控。这种相似而不完全重叠的药效指纹提示，CK1α 降解可能代表另一种调动 p53 轴的药理路径，但其具体适应症边界仍需更多模型验证。

体内靶点降解与转化风险

除体外实验外，研究团队还评估了 SJ3149 的 ADME、药代动力学和体内药效学。小鼠药代数据显示，SJ3149 静脉给药后清除较快；口服给药虽可达到可测暴露，但口服生物利用度约为 12%；腹腔给药暴露和生物利用度更高。基于这一药代特征，团队在 NSG 小鼠 MOLM-13 移植模型中采用腹腔给药，观察到骨髓中人源肿瘤细胞 CK1α 蛋白水平显著下降，证明 SJ3149 能在体内实现靶点降解。

这些数据使 SJ3149 成为研究 CK1α 生物学和 CK1α 降解药理效应的重要工具分子，但从药物开发角度看，仍有多项风险需要谨慎解读。第一，CK1α 参与多个基础细胞通路，选择性肿瘤窗口能否在更复杂的正常组织背景中保持，尚需系统毒理和正常细胞研究。第二，SJ3149 的响应与 p53 状态紧密相关，提示患者选择和生物标志物将十分关键。第三，当前体内数据主要证明靶点降解，并不等同于已经完成疗效、耐受性和给药方案验证。

  • 技术意义：SJ3149 证明 CRBN 分子胶可以通过结构引导优化实现新底物选择性提升，而不只是依赖偶然筛选。
  • 药理意义：选择性 CK1α 降解可能为 AML、ALL 以及部分实体瘤中的 p53 相关脆弱性提供新的验证工具。
  • 后续观察：需要关注更优药代性质化合物、正常造血与正常组织安全窗口、TP53 状态分层，以及与 MDM2/p53 轴药物的差异化定位。

总体而言，SJ3149 的报道为 CK1α 从“来那度胺相关弱降解靶点”推进到“可被选择性、高效分子胶调控的药理靶点”提供了关键证据。它并未直接解决 CK1α 降解剂能否成为临床药物的问题，但为后续围绕 CK1α、CRBN 分子胶和 p53 通路依赖性的机制研究与先导优化提供了清晰起点。