白癜风会诊启动 http://www.znlvye.com/xtbb/bbzz/m/3150.html▉导读
目前临床使用的大多数药物其治疗方法都是基于小分子的，并利用“占据驱动”作用模式抑制蛋白的功能，发挥治疗疾病的作用。不同于传统的小分子抑制剂和拮抗剂，蛋白降解剂技术由于其能够诱导致病靶蛋白的降解，近年来迅速发展，为新药研发提供了一种新的思路，并不断成为新药研发中的一大利器。本文以发展较快且相对成熟的PROTAC技术为切入点，了解下目前火热的蛋白降解技术。
▉PROTAC概述
PROTAC(ProteolysisTargetingChimeras，蛋白降解靶向联合体)的概念最早是在年由Crews等人提出，能够利用机体内天然存在的蛋白清理系统，降低蛋白水平而非抑制蛋白的功能，发挥治疗疾病的目的。PROTAC技术经过20年的不断完善和发展，俨然成为目前新药研发领域最火热的技术之一，受到科研院所、药企和投资机构的青睐。
EurJMedChem,,.
PROTAC是一种异双功能分子，分子的一端连接结合靶蛋白的配体，一端连接E3连接酶的配体，中间通过合适的Linker相连。PROTAC降解靶蛋白是通过泛素蛋白酶体系统（UPS）实现的，其大致过程如下，PROTAC分子结合靶蛋白（POI）和E3连接酶，形成三元复合物，给靶蛋白打上泛素化的标签，泛素化的蛋白被细胞内的蛋白酶体26S识别并降解。
▉PROTAC的优势
（1）作用范围更广、活性更高、可靶向“不可成药”靶点
传统的小分子和抗体等都是通过“占据驱动”的作用模式抑制靶蛋白的功能发挥治疗疾病的作用，这种作用模式需要抑制剂或单抗具备较高的浓度才能够占据靶点的活性位点，阻断下游信号通路的转导。而PROTAC是“事件驱动”，不是影响蛋白的功能，而是介导致病靶蛋白被降解。只要PROTAC介导三元复合物的形成并给靶蛋白打上泛素化的标签，理论上是可以循环反复使用的，因此催化剂量即可发挥作用。而且PROTAC对于没有活性位点的蛋白，如支架蛋白等，只要能够产生结合作用就可以诱导相关蛋白被降解，可以大大提高靶点的范围。
传统小分子抑制剂的“占据驱动”。Science.,():-
PROTAC的“事件驱动”。Science.,():-.
据不完全统计，目前已经有超过种蛋白被成功降解。这些靶点包括（1）激酶类，如RIPK2、BCR-ABL、EGFR、HER2、c-Met、TBK1、CDK2/4/6/9、ALK、Akt、CK2、ERK1/2、FLT3、PI3K、BTK、Fak等；（2）BET蛋白，如BRD2/4/6/9；（3）核受体，如AR、ER等；（4）其他蛋白，如MetAp-2、Bcl-xL、Sirt2、HDAC6、Pirin、SMAD3、ARNT、PCAF/GCN5、Tau、FRS2等。这其中就包括“不可成药靶点”，如转录因子调节蛋白pirin、表观遗传相关蛋白PCAF/GCN5等。另外，根据Nature3月份的一项报告显示，到年年底，将至少有15款蛋白降解剂（包含PROTAC和分子胶）进入临床试验。
说到不可成药靶点，RAS（KRAS、HRAS和NRAS）肯定是绕不要过去的。作为癌症中最常见的突变基因，RAS是肺癌、结直肠癌和胰腺癌的重要驱动因素。被发现和研究40多年来，一直没有针对该靶点的药物上市。终于在今年5月份，Amgen公司开发的KRAS-G12C不可逆抑制剂AMG（Sotorasib）成功上市，总算是终结了该靶点的“不可成药性”。虽然KRAS的不可成药性被小分子抑制剂终结了，但是降解剂在该靶点仍然大有可为。针对KRAS-G12C突变，Crews等人在KRAS抑制剂AMG和MRTX的基础上，设计并合成了相关的PROTAC，活性测定发现了具有良好降解活性的降解剂，这或许可以为进一步攻克RAS提供新的解决方案。可以预见，利用PROTAC技术攻克的可能不只是G12C，对其他突变或许也能有所作为。
（2）提高选择性、活性和安全性
与传统小分子抑制剂相比，PROTAC在某些靶点上可实现小分子难以实现的选择性。例如，多靶点酪氨酸激酶抑制剂Foretinib可以结合多种激酶，Crews等人将其作为结合靶蛋白的配体，分别连接E3连接酶VHL（vonHippel-Lindau）和CRBN（cereblon）的配体得到相应的PROTAC，结果显示连接VHL和CRBN的PROTAC只能分别降解36和62种蛋白，而只有12种蛋白才能被这两种PROTAC降解。另外一项Gray课题组的研究也证明了PROTAC可以实现靶点的选择性。2,4-二氨基嘧啶骨架是激酶抑制剂的常见骨架，EGFR、ALK、CDK、Jak等激酶的抑制剂都有用到其作为母核。但是该骨架形成的药物分子大多都比较“脏”，也就是靶点选择性比较差，经常对其他很多激酶都有很强的抑制活性，开发过程中offtarget的脱靶效应常常成为毒副作用的主要来源，影响新药开发的成功率。Gray课题组基于该骨架合成的PROTAC虽然能够结合多种激酶，但是细胞实验中只能降解12和22种激酶，大大提高了靶点的选择性。由此可见，合理的药物设计加之反复迭代优化，选择性更高、活性更好、安全性更佳的PROTAC分子很有可能被发现。
PROTAC技术不仅可以实现小分子抑制剂难以做到的选择性，在提高活性方面也具有非常显著的优势。以PROTAC技术应用最早的靶点BET（BRD2/3/4）为例，秦冲等人发现的QCA在细胞抗增殖活性方面表现出了明显优于JQ1等抑制剂的能力，JQ1等抑制剂的活性大都在纳摩尔级水平，而QCA的活性提高了三个数量级，达到了惊人的皮摩尔级水平。基于出色的体外细胞抗增殖活性，降解剂在体内也表现出了强效抗肿瘤活性，而且呈现出给药剂量低和给药频次也低的特点。这说明在类似BET等靶点中，PROTAC具有明显的优势。但是一直未见有针对该靶点的降解剂进入临床，具体原因不明。
JMedChem,61,-.
（3）克服药物的耐药性
小分子抑制剂或拮抗剂在临床用药过程中，不可避免的都会发生获得性耐药。比如EGFR-TM和CS耐药等。虽然可以通过开发新一代的抑制剂，如第三代和第四代EGFR来解决耐药问题，但是随着新一代药物的使用，新的耐药也会随之出现。PROTAC技术在克服耐药方面已经显现出了一定的优势。Crews、JianJin、张三奇、丁克和Gray等课题组都有相关EGFR-PROTACs的研究，旨在通过蛋白降解途径克服耐药突变或找寻突破抑制剂的蛋白降解疗法。可以看出，第一、二、三、四代抑制剂作为结合靶蛋白EGFR的配体，都有被应用到PROTAC的设计中。其中，Gray课题组将变构抑制剂也应用到了PROTAC当中，并取得了不错的效果，能够选择性的降解不同的EGFR突变体，而规避对野生型的降解。体外抗细胞增殖活性也进一步验证了这种选择性。
EGFR-PROTACs.[1]CellChemBiol,25,67-77.[2]JMedChem,63,-.[3]EurJMedChem,,.[4]EurJMedChem,,.[5]EurJMedChem,,.[6]AngewChemIntEd,59,.
近日，C4Therapeutics公司对外公布了其EGFR降解剂CFT，让在研的第四代抑制剂逊色不少。CFT对多种EGFR的突变体都有强效降解活性，包括目前临床无药可用的CS耐药突变，而且能够规避了对EGFR野生型的降解作用。体内移植瘤模型也验证了该降解剂具有较好的体内抑瘤活性，且对体重影响较小，表明其安全性良好。虽然CFT的具体结构未见披露，但是通过分析相关专利可以发现，其所连接的结合EGFR的配体是基于变构抑制剂的，连接的的E3连接酶的配体是基于CRBN的。
C4Therapeutics对外公布的数据
WO127561A1专利截图
无独有偶，在克服耐药性方面PROTAC在其他靶点上也有所表现。饶燏和Crews课题组针对BTK-CS耐药突变，基于上市药物Ibrutinib分别得到了强效BTK降解剂P13I和MT-。不仅可以降解野生型BTK，对BTK-CS也具有强效降解活性。这为PROTAC技术在克服药物耐药性方面也提供了强有力的支撑。
CellResearch,28,-.
Biochemistry,,57(26):-.
▉PROTAC降解的前提—三元复合物的形成
PROTAC介导的蛋白降解是UPS依赖的，而POI-PROTAC-E3三元复合物的形成是靶蛋白被成功降解的前提。目前，“钟”形模型常用来描述三元复合物的形成。文献里经常提到的hookeffect也可以用该模型来解释，即PROTAC在较大浓度的时候优先形成的是POI-PROTAC和E3-PROTAC两种二元复合物，影响三元复合物的形成，所以PROTAC的降解活性并不是严格的浓度依赖性，在较大浓度时会出现降解活性下降的反常现象。三元复合物的形成并不是严格的与PROTAC的亲和力呈正相关，因为其也受到PPI（蛋白蛋白相互作用）的影响。协同效应（cooperativity，α）常被用来描述POI和E3之间相互作用对三元复合物稳定性的影响。当α大于1时，POI和E3是正协同效应，对三元复合物的形成有利，反之则不利。
Drugdiscoverytoday.Technologies,31,15-27.
年，Ciulli课题组首次解析了第一个三元配合物BRD4-MZ1-VHL的晶体结构。晶体结构揭示了BRD4与VHL以及PROTAC的Linker与BRD4之间的相互作用。而且通过多种生物物理方法评价了PPI的正协同效应，并证明了这种正协同效应是PROTAC能够诱导BRD家族蛋白选择性降解和高效降解的原因。
Nat.Chem.Biol.,13,-.
▉PROTAC的设计
PROTAC因为其独特的优势和作用机制，受到广泛
