Article

Induction de proximité et dégradation de cibles thérapeutiques par les nouveaux dégradeurs : quels concepts, quels développements, quel futur ?

Protein induced proximity and targeted degradations by new degraders: concepts, developments, challenges for clinical applications

Sorbonne Université, Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), CNRS UMR 8256, Inserm ERL U1164, 7 quai Saint-Bernard, 75252 Paris, France

^* Auteur correspondant : michele.reboud@sorbonne-universite.fr

Reçu : 10 Avril 2024

Résumé

La recherche dans le domaine de la dégradation ciblée des protéines s’est considérablement développée conduisant à l’élaboration de nouveaux outils chimiques à visée thérapeutique, les dégradeurs, potentiellement utiles dans diverses pathologies. Une grande variété d’objets à dégrader appartenant à divers compartiments intra- ou extracellulaires (protéines, complexes ou agrégats, organelles, acides nucléiques, gouttelettes lipidiques) a été ciblée à l’aide de ligands déjà existants, d’autres restent à découvrir. Les molécules de première génération, PROTAC et colles moléculaires, utilisent le système ubiquitine-protéasome pour détruire spécifiquement des protéines pathogéniques, certaines considérées jusqu’à présent comme inaccessibles en tant que cibles thérapeutiques. Au cours des cinq dernières années, ont été développés de nouveaux types de PROTAC hétéro-bifonctionnels comme les homo-PROTAC, pro-PROTAC, CLIPTAC, HaloPROTAC, PHOTOTAC, Bac-PROTAC, mais aussi des PROTAC macromoléculaires comme les AbTAC et ARN-PROTAC. Du fait de la grande diversité des substrats dégradés par les lysosomes, de nouveaux dégradeurs impliquant deux voies distinctes ont été ensuite produits : les chimères LYTAC pour la voie endosome-lysosome et les chimères ATTEC, AUTAC et AUTOTAC pour la voie autophagie-lysosome, augmentant ainsi considérablement le champ d’action des dégradeurs. Ces nouvelles molécules reconnaissent spécifiquement des protéines et/ou des organelles et permettent leur transport dans les lysosomes où ils sont dégradés. Les succès obtenus, que ce soit par dégradation protéasomale ou lysosomale pour plusieurs dizaines de dégradeurs (preuves de concepts et études cliniques en cours), expliquent l’intérêt quasi mondial des industries pharmaceutiques pour ces nouvelles molécules. Les challenges posés par leur développement et leur utilisation en clinique sont discutés.

Abstract

The review is focused on recent drug discovery advances based on targeted protein degradation strategies. This new area of research has exploded leading to the development of potential drugs useful in a large variety of human diseases. They first target disease relevant proteins difficult to counteract with other classical strategies and extend now to aggregates, organelles, nucleic acids or lipidic droplets. These degraders engaged either the ubiquitin-proteasome system for PROTACs and molecular glues (first generation), or the lysosomal system via endosome-lysosome degradation (LYTACs) and autophagy-lysosome degradation (ATTEC, AUTAC, AUTOTAC) (following generations of degraders). PROTACs have expanded from the orthodox heterobifunctional ones to new derivatives such as homo-PROTACs, pro-PROTACs, CLIPTACs, HaloPROTACs, PHOTOTACs, Bac-PROTACs, AbTACs, ARN-PROTACs. The small molecular-weight molecular glues induce the formation of new ternary complexes which implicate the targeted protein and an ubiquitin ligase E3 allowing the protein ubiquinitation followed by its proteasomal degradation. Lysosomal degraders (LYTAC, ATTEC, AUTAC, AUTOTAC) specifically recognize extracellular and membrane proteins or dysfunctional organelles and transport them into lysosomes where they are degraded. They overcome the limitations observed with proteasomal degradations induced by PROTAC and molecular glues and demonstrate their potential to treat human diseases, especially neurodegenerative ones. Pharmaceutical companies are engaged at the world level to develop these new potential drugs targeting cancers, immuno-inflammatory and neurodegenerative diseases as well as a variety of other ones. Efficiency and risks for these novel therapeutic strategies are discussed.