在傳統(tǒng)的小分子抑制劑開發(fā)過程中，很多關(guān)鍵疾病靶點(diǎn)因?yàn)闃?gòu)象原因?qū)е?ldquo;不可成藥”，究其原因：活性位點(diǎn)太多導(dǎo)致單一小分子難以發(fā)揮功能；分子“口袋太淺小分子結(jié)合能力差；蛋白質(zhì)表面“平滑”沒有小分子結(jié)合位點(diǎn)。靶向蛋白降解技術(shù)PROTAC治療平臺(tái)突破了“不可成藥”的問題。
PROTAC的本質(zhì)是一種雙向功能小分子，包括兩個(gè)功能配體和中間的連接子。一個(gè)配體負(fù)責(zé)結(jié)合目標(biāo)蛋白（POI），另一個(gè)配體負(fù)責(zé)招募泛素連接酶（以下簡稱E3）。首先，PROTACs誘導(dǎo)連接酶和底物接近，泛素通過連接酶的活性與募集的底物結(jié)合，然后泛素鏈被蛋白酶體識(shí)別，通過其蛋白水解室穿梭泛素化底物，并將目標(biāo)蛋白降解為肽，剩下的PROTAC則能夠多次循環(huán)發(fā)揮作用。不同于傳統(tǒng)小分子藥物和目標(biāo)蛋白“一對(duì)一”的作用關(guān)系，PROTAC和目標(biāo)蛋白以“一對(duì)多”的方式發(fā)揮作用。
PROTAC靶向蛋白降解技術(shù)的發(fā)展
2001年P(guān)ROTAC相關(guān)學(xué)術(shù)論文首次發(fā)表，被稱為Protac-1，其由兩部分組成：靶向METAP2的ovalicin，用于抑制血管增殖；和來自NF-κBIα的多肽，用于結(jié)合E3β-TRCP，實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞外環(huán)境中靶向降解METAP-2。早期利用多肽作為配體結(jié)合，由于多肽本身不穩(wěn)定，且多肽的分子量大，在體內(nèi)代謝緩慢，進(jìn)入細(xì)胞困難，因此早期的“bioPROTAC”的成藥性受到限制。
為了解決上述問題，陸續(xù)開發(fā)了多種能夠結(jié)合不同E3（人類基因組中包括600多種E3）的小分子配體，包括小分子E3 VHL(von Hippel–Lindau tumour suppressor),小分子沙利度胺結(jié)合E3 cereblon(CRBN)，和小分子sulfonamide indisulam結(jié)合E3 DDB1(damage-specific DNA damage- binding protein 1)。新一代的小分子PROTAC不僅保持了小分子藥物的低生產(chǎn)成本、高生物利用度等優(yōu)勢，還能夠靶向傳統(tǒng)小分子藥物“不可成藥”的靶點(diǎn)，這些優(yōu)勢吸引著醫(yī)藥研究者的開發(fā)興趣，不斷探索其臨床應(yīng)用前景。
2013年起，Arvinas、C4 Therapeutics、Kymera Therapeutics 等公司相繼成立，都專注于PROTAC技術(shù)的開發(fā)，默克、基因泰克、輝瑞、諾華、勃林格殷格翰等制藥巨頭也紛紛布局這一領(lǐng)域。
2020年以前，有四個(gè)問題遲遲未能回答，就像是懸在所有開發(fā)者頭頂上的達(dá)摩克里斯之劍：PROTAC在人體內(nèi)是否安全；PROTAC是否能在人體內(nèi)準(zhǔn)確作用于靶點(diǎn)；PROTAC是否具有治療效果；PROTAC是否保留了小分子藥物的動(dòng)力學(xué)特性？2019年由耶魯大學(xué)教授Craig Crews創(chuàng)立的PROTAC公司Arvinas率先將管線ARV-110和ARV-471推進(jìn)臨床1期，2020年公布的臨床數(shù)據(jù)對(duì)上述四個(gè)問題給出了明確且肯定的答復(fù)，Arvinas的兩條管線推進(jìn)到臨床2期，給整個(gè)PROTAC領(lǐng)域注入了一劑強(qiáng)心劑，將國際國內(nèi)的臨床開發(fā)熱情一舉推上新的臺(tái)階。
PROTAC發(fā)現(xiàn)時(shí)間表
ARV-110治療轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌
2022年2月17日Arvinas發(fā)布了其靶向雄激素受體（AR）的PROTAC蛋白降解劑ARV-110發(fā)布了臨床1期臨床結(jié)果和臨床2期中期數(shù)據(jù)，臨床1期劑量爬坡試驗(yàn)證明420mg安全，正在進(jìn)行的臨床2期中沿用這一劑量。ARV-110能夠在體內(nèi)作用于特定靶點(diǎn)，并且初步顯示出治療腫瘤的效果：在攜帶AR T878X/H875Y突變的腫瘤患者中，ARV-110使46%患者的前列腺特異性抗原（PSA）水平降低≥50%（PSA50）；在符合RECIST（Response Evaluation Criteria in Solid Tumors）標(biāo)準(zhǔn)、可評(píng)估的7名患者中，6名患者的腫瘤減少，2名患者達(dá)到部分緩解，Arvinas 計(jì)劃在 2022 年底開展關(guān)鍵性臨床 3 期試驗(yàn)。
ARV-471治療局部晚期或轉(zhuǎn)移性ER+/HER2-乳腺癌
ARV-471是Arvinas和輝瑞共同開發(fā)的雌激素（ER）降解劑，用于治療ER+/HER2-乳腺癌。根據(jù)2021年12月10日Arvinas發(fā)布的臨床1期結(jié)果，在患者入組前都接受過多種治療的前提下，ARV-471具有良好的安全性，每日口服一次用藥，劑量爬坡實(shí)驗(yàn)中700mg沒有觀察到劑量限制**。相比目前臨床中使用的ER降解劑氟維司群40~50%的降解率，ARV-471的降解率平均值為64%、最高值為89%。在可評(píng)估的47名入組患者中，19名臨床獲益（包括部分緩解和病情穩(wěn)定），獲益率為40%，其中3名患者部分緩解。
圖3 ARV-110 和 ARV-471 的結(jié)構(gòu)
PROTAC研發(fā)管線梳理
表1 國際上處于臨床開發(fā)階段的PROTAC管線
CRBN并不是唯一可用的E3，其他E3的開發(fā)豐富了PROTAC的性能
ARV-110和ARV-471都是利用E3 CRBN來降解目標(biāo)蛋白，同時(shí)第一批進(jìn)入臨床的PROTAC管線披露的E3降解酶大多數(shù)是CRBN，除了Dialectic Therapeutics的DT2216選用了VHL。DT2216可針對(duì)血液瘤和多種實(shí)體瘤，能夠選擇性誘導(dǎo)BCL-XL蛋白的降解，并刺激癌細(xì)胞凋亡程序的啟動(dòng)，或者使癌細(xì)胞對(duì)化療更加敏感。如今基于CRBN和VHL開發(fā)PROTAC已經(jīng)成為領(lǐng)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化流程，但是在臨床前和臨床開發(fā)中，人們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞特別是腫瘤細(xì)胞，可能產(chǎn)生突變從而逃逸CRBN和VHL介導(dǎo)的E3降解。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一系列具有特異性的E3，包括在骨骼肌中表達(dá)的KLHL41，在神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)的RNF182、TRIM9，以及在腫瘤中表達(dá)的CDC20、CIAO1、WD82。另外靶向BTK的PROTAC有望解決傳統(tǒng)小分子抑制劑耐藥性問題。
表2 國內(nèi)處于臨床開發(fā)階段的靶向蛋白降解管線
在靶向蛋白降解藥物開發(fā)的熱潮席卷全球的影響下，有多家中國新藥企業(yè)參與其中康樸生物、珃諾生物的管線已經(jīng)推進(jìn)到臨床1/2期，與PROTAC龍頭Arvinas處于統(tǒng)一階段。此外，冰洲石生物、百濟(jì)神州等藥企的研究管線已經(jīng)推進(jìn)到臨床1期。恒瑞醫(yī)藥也已建立PROTAC平臺(tái)，并有管線申報(bào)臨床。在已經(jīng)披露的管線中，康樸生物和正大天晴選擇了分子膠水路線，其余管線均為PROTAC。其中，珃諾生物的RNK05047在全球范圍內(nèi)屬于First-in-class。
總之，PROTAC概念自2001年提出，行業(yè)龍頭Arvinas于2019年首次將兩條PROTAC管線推進(jìn)臨床，目前靶向蛋白降解藥物在全球掀起了開發(fā)熱潮，在PROTAC國際競爭中，以康樸生物、珃諾生物為代表的中國藥企研發(fā)進(jìn)度處于國際前沿，像恒瑞、正大天晴等大型藥企也在積極布局相關(guān)領(lǐng)域，隨著具有組織、細(xì)胞特異性E3的開發(fā)，PROTAC的應(yīng)用場景也將日益豐富，相關(guān)技術(shù)也將成為最主要的競爭壁壘。靶向蛋白降解技術(shù)PROTAC也將繼續(xù)續(xù)寫更多“春天的故事”。
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