在傳統的小分子抑制劑開發過程中，很多關鍵疾病靶點因為構象原因導致“不可成藥”，究其原因：活性位點太多導致單一小分子難以發揮功能；分子“口袋太淺小分子結合能力差；蛋白質表面“平滑”沒有小分子結合位點。靶向蛋白降解技術PROTAC治療平臺突破了“不可成藥”的問題。

PROTAC的本質是一種雙向功能小分子，包括兩個功能配體和中間的連接子。一個配體負責結合目標蛋白（POI），另一個配體負責招募泛素連接酶（以下簡稱E3）。首先，PROTACs誘導連接酶和底物接近，泛素通過連接酶的活性與募集的底物結合，然后泛素鏈被蛋白酶體識別，通過其蛋白水解室穿梭泛素化底物，并將目標蛋白降解為肽，剩下的PROTAC則能夠多次循環發揮作用。不同于傳統小分子藥物和目標蛋白“一對一”的作用關系，PROTAC和目標蛋白以“一對多”的方式發揮作用。

PROTAC靶向蛋白降解技術的發展

2001年PROTAC相關學術論文首次發表，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，用于結合E3β-TRCP，實現在細胞外環境中靶向降解METAP-2。早期利用多肽作為配體結合，由于多肽本身不穩定，且多肽的分子量大，在體內代謝緩慢，進入細胞困難，因此早期的“bioPROTAC”的成藥性受到限制。

為了解決上述問題，陸續開發了多種能夠結合不同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),小分子沙利度胺結合E3 cereblon(CRBN)，和小分子sulfonamide indisulam結合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成本、高生物利用度等優勢，還能夠靶向傳統小分子藥物“不可成藥”的靶點，這些優勢吸引著醫藥研究者的開發興趣，不斷探索其臨床應用前景。

2013年起，Arvinas、C4 Therapeutics、Kymera Therapeutics 等公司相繼成立，都專注于PROTAC技術的開發，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域。

2020年以前，有四個問題遲遲未能回答，就像是懸在所有開發者頭頂上的達摩克里斯之劍：PROTAC在人體內是否安全；PROTAC是否能在人體內準確作用于靶點；PROTAC是否具有治療效果；PROTAC是否保留了小分子藥物的動力學特性？2019年由耶魯大學教授Craig Crews創立的PROTAC公司Arvinas率先將管線ARV-110和ARV-471推進臨床1期，2020年公布的臨床數據對上述四個問題給出了明確且肯定的答復，Arvinas的兩條管線推進到臨床2期，給整個PROTAC領域注入了一劑強心劑，將國際國內的臨床開發熱情一舉推上新的臺階。

PROTAC發現時間表

ARV-110治療轉移性去勢抵抗性前列腺癌

2022年2月17日Arvinas發布了其靶向雄激素受體（AR）的PROTAC蛋白降解劑ARV-110發布了臨床1期臨床結果和臨床2期中期數據，臨床1期劑量爬坡試驗證明420mg安全，正在進行的臨床2期中沿用這一劑量。ARV-110能夠在體內作用于特定靶點，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）標準、可評估的7名患者中，6名患者的腫瘤減少，2名患者達到部分緩解，Arvinas 計劃在 2022 年底開展關鍵性臨床 3 期試驗。

ARV-471治療局部晚期或轉移性ER+/HER2-乳腺癌

ARV-471是Arvinas和輝瑞共同開發的雌激素（ER）降解劑，用于治療ER+/HER2-乳腺癌。根據2021年12月10日Arvinas發布的臨床1期結果，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，劑量爬坡實驗中700mg沒有觀察到劑量限制毒性。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 的結構

PROTAC研發管線梳理

表1 國際上處于臨床開發階段的PROTAC管線

CRBN并不是唯一可用的E3，其他E3的開發豐富了PROTAC的性能

ARV-110和ARV-471都是利用E3 CRBN來降解目標蛋白，同時第一批進入臨床的PROTAC管線披露的E3降解酶大多數是CRBN，除了Dialectic Therapeutics的DT2216選用了VHL。DT2216可針對血液瘤和多種實體瘤，能夠選擇性誘導BCL-XL蛋白的降解，并刺激癌細胞凋亡程序的啟動，或者使癌細胞對化療更加敏感。如今基于CRBN和VHL開發PROTAC已經成為領域內的標準化流程，但是在臨床前和臨床開發中，人們發現細胞特別是腫瘤細胞，可能產生突變從而逃逸CRBN和VHL介導的E3降解。人們已經發現了一系列具有特異性的E3，包括在骨骼肌中表達的KLHL41，在神經系統中表達的RNF182、TRIM9，以及在腫瘤中表達的CDC20、CIAO1、WD82。另外靶向BTK的PROTAC有望解決傳統小分子抑制劑耐藥性問題。

表2 國內處于臨床開發階段的靶向蛋白降解管線

在靶向蛋白降解藥物開發的熱潮席卷全球的影響下，有多家中國新藥企業參與其中康樸生物、珃諾生物的管線已經推進到臨床1/2期，與PROTAC龍頭Arvinas處于統一階段。此外，冰洲石生物、百濟神州等藥企的研究管線已經推進到臨床1期。恒瑞醫藥也已建立PROTAC平臺，并有管線申報臨床。在已經披露的管線中，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在全球范圍內屬于First-in-class。

總之，PROTAC概念自2001年提出，行業龍頭Arvinas于2019年首次將兩條PROTAC管線推進臨床，目前靶向蛋白降解藥物在全球掀起了開發熱潮，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進度處于國際前沿，像恒瑞、正大天晴等大型藥企也在積極布局相關領域，隨著具有組織、細胞特異性E3的開發，PROTAC的應用場景也將日益豐富，相關技術也將成為最主要的競爭壁壘。靶向蛋白降解技術PROTAC也將繼續續寫更多“春天的故事”。

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