抗癌藥物來那度胺（Lenalidomide）（CAS:191732-72-6）曾是世界上銷量最高的小分子藥物和孤兒藥之一，在2022年的銷售額高達(dá)99.78億美元，其開發(fā)公司Celgene獲得了巨額利潤。來那度胺作為沙利度胺（Thalidomide）（CAS:50-35-1）的衍生物，其前身沙利度胺曾被禁用。沙利度胺作為止吐藥上市時(shí)被FDA叫停，因?yàn)樗鼤?dǎo)致胎兒肢體畸形和其他發(fā)育缺陷。在Celgene的努力研究與推進(jìn)下，沙利度胺、來那度胺和泊馬度胺（Pomalidomide）（CAS:19171-19-8）隨后作為抗癌藥物上市。而它是如何導(dǎo)致肢體畸形和其他發(fā)育缺陷的，直到2010年才被揭示——以分子膠（Molecular glue）的形式誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的降解。沙利度胺是最早的靶向蛋白降解技術(shù)（Targeted protein degredation, TPD）藥物。
TPD技術(shù)：突破難成藥，拒絕耐藥性
小分子藥物口服便捷性高，易吸收，藥物利用率高。但小分子的作用范圍有限。在近2萬個(gè)已知基因中，只有大約3000個(gè)被認(rèn)為是可用于治療的，只有大約400個(gè)是現(xiàn)有藥物的靶點(diǎn)，包括激酶、受體和通道蛋白等類型。隨著常規(guī)靶點(diǎn)開發(fā)的枯竭，針對疑難靶點(diǎn)的藥物開發(fā)受到重視。TPD技術(shù)利用細(xì)胞內(nèi)的自然降解系統(tǒng)直接降解蛋白質(zhì)，有望填補(bǔ)解決成藥難的空白。
同時(shí)，幾乎所有的靶向抗癌藥物在臨床使用一段時(shí)間后都會遇到耐藥。靶向蛋白降解技術(shù)可以解決靶點(diǎn)口袋突變導(dǎo)致的耐藥問題，為患者帶來希望。其中，從研究的廣泛程度和熱度、公司和管道數(shù)量以及臨床試驗(yàn)的進(jìn)展情況來看，PROTAC和分子膠是目前最成熟的兩種靶向蛋白降解技術(shù)。
PROTAC：基于泛素化標(biāo)簽的靶向降解
PROTAC通過泛素酶體（Proteasome）降解泛素化標(biāo)簽蛋白（Protein of interest，POI）。PROTAC由三個(gè)模塊組成:一個(gè)是連接致病蛋白POI的配體，另一個(gè)是連接E3連接酶（標(biāo)記泛素化）的配體。兩者通過一個(gè)Linker連接，當(dāng)E3連接酶和POI靠近時(shí)，它就會被一串泛素化標(biāo)簽標(biāo)記。
PROTAC具有成熟的設(shè)計(jì)體系及可靶向蛋白范圍。理論上，只要通過高通量篩選得到目標(biāo)蛋白，就可以將具有高活性的小分子配體設(shè)計(jì)成PROTAC分子進(jìn)行降解。目前，PROTAC已針對200多個(gè)靶點(diǎn)成功設(shè)計(jì)，已經(jīng)有超過10個(gè)PROTAC靶點(diǎn)已進(jìn)入臨床開發(fā)階段。
圖 1：PROTAC原理[1]
眾所周知的難治靶點(diǎn)KRAS和STAT3，低選擇性靶點(diǎn)如BET 2/3/4、CDK2/4/6、KDM4 A/B/C/D蛋白家族，抑制劑耐藥靶點(diǎn)AR、BTK、EGFR，小分子抑制劑藥效不足的IRAK4，這些在傳統(tǒng)小分子藥物開發(fā)難度大的靶點(diǎn)都是PROTAC備受關(guān)注的靶點(diǎn)。目前海外藥企大多在嘗試First-in-Class的創(chuàng)新靶點(diǎn)，布局相對分散；而國內(nèi)制藥企業(yè)為了快速跟進(jìn)發(fā)展，主要以AR和BTK為目標(biāo)。
分子膠：E3 連接酶和底物之間的“膠水”
分子膠像膠水一樣黏合了E3連接酶和新底物，可以使沒有天然親和性的蛋白質(zhì)產(chǎn)生蛋白相互作用，因此而得名。
圖 2： 分子膠技術(shù)原理
與分子膠相比，PROTAC的優(yōu)勢在于模塊化開發(fā)方法相對成熟，靶點(diǎn)范圍廣。缺點(diǎn)是藥物產(chǎn)量差，PK/PD優(yōu)化需要更多時(shí)間。而分子膠雖然分子量小成藥性更好，但是目前主要依靠現(xiàn)有分子的改造以及高通量篩選獲得新分子膠降解劑，無法針對靶點(diǎn)合理設(shè)計(jì)。因此新分子膠的發(fā)現(xiàn)方法成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)
圖 3： PROTAC 與分子膠技術(shù)對比
對于PROTAC而言，未來的機(jī)遇在于尋找更多的E3連接酶和小分子量、高活性的E3配體，拓寬靶點(diǎn)和適應(yīng)證的應(yīng)用范圍，結(jié)合抗體偶聯(lián)和納米藥物遞送策略以提高藥物產(chǎn)率和安全性，以及采用具有預(yù)測功能的新型計(jì)算工具。與PROTAC相比，一旦分子膠獲得概念驗(yàn)證，從PK/PD優(yōu)化、CMC到后期生產(chǎn)控制的進(jìn)程將更加順利，市場潛力可能將比PROTAC更大。
結(jié)語
靶向蛋白降解藥物技術(shù)為藥物發(fā)現(xiàn)和生命科學(xué)研究提供了新的有力工具，并可成為重要的治療手段，為各種疾病患者提供創(chuàng)新治療方案的潛力。我們將不斷開發(fā)和提供高純度、高效率并不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍的藥物靶配體和篩選試劑，為新藥研發(fā)提供最可靠的幫助。
參考文獻(xiàn)
1. T. Ishida and A. Ciulli, “E3 Ligase Ligands for PROTACs: How They Were Found and How to Discover New Ones,” J. SLAS Discovery 26(4), 484-502 (2021). https://doi.org/10.1177/2472555220965528