综述:蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC):当前应用与未来方向

【字体: 时间:2025年10月05日 来源:MedComm 10.7

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  本综述系统阐述了蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC)技术的机制优势、临床进展与未来挑战。文章重点分析了PROTAC相较于传统小分子抑制剂(SMIs)和单克隆抗体(mAbs)的事件驱动(event-driven)催化降解特性,详细介绍了其在激酶(BTK、EGFR)、转录因子(STAT3、MYC)、激素受体(AR、ERα)等"不可成药"靶点治疗中的应用,并探讨了克服口服生物利用度和"钩状效应"(hook effect)的创新策略。文中还涵盖了PROTAC在肿瘤、炎症性疾病和神经退行性疾病中的临床转化前景,为靶向蛋白降解(TPD)领域的研发提供了重要参考。

  

设计原理与降解机制

PROTAC技术通过利用细胞内天然的泛素-蛋白酶体系统(UPS)实现靶向蛋白降解。其分子结构包含三个关键部分:靶蛋白(POI)配体、E3泛素连接酶配体以及连接两者的 linker。这种嵌合分子能够形成POI–PROTAC–E3三元复合物,促使E3连接酶将泛素分子转移到靶蛋白的赖氨酸残基上,进而被26S蛋白酶体识别并降解。与传统的占据驱动(occupancy-driven)抑制剂不同,PROTAC具有事件驱动(event-driven)和亚化学计量(sub-stoichiometric)特性,单个PROTAC分子可催化多个靶蛋白降解循环。

药理学优势

PROTAC在多个方面展现出显著优势:能够有效降解缺乏传统可成药结合位点的蛋白质(如转录因子和支架蛋白);可同时消除蛋白的酶活性和非酶功能(如支架作用);通过催化机制实现长效作用,减少给药频率;对耐药突变体仍保持活性。临床前研究表明,PROTAC在降解AR变异体(包括AR-V7)、突变型EGFR(如L858R/T790M)和BTKC481S等方面效果显著。

代表性靶点与分子

  • 激酶靶点:BTK降解剂(如NX-2127、BGB-16673)已进入III期临床试验,用于B细胞恶性肿瘤;EGFR降解剂(如CFT8919)可克服T790M和C797S耐药突变。
  • 转录因子:STAT3降解剂SD-36和MYC降解剂MDEG-541为靶向传统"不可成药"靶点提供新策略。
  • 激素受体:AR降解剂ARV-110和ERα降解剂ARV-471(vepdegestrant)在前列腺癌和乳腺癌治疗中显示显著临床效益,尤其对ESR1突变患者。
  • 表观遗传调控因子:BRD4降解剂(如ARV-825)和EZH2降解剂通过调控染色质状态发挥抗肿瘤作用。
  • 临床进展与挑战

    目前全球有超过50个PROTAC项目处于临床研究阶段。ARV-471基于III期VERITAC-2研究结果已向FDA提交上市申请,成为首个接近上市的PROTAC药物。BTK降解剂BGB-16673在慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者中显示78%的总体缓解率(ORR)。然而,PROTAC仍面临口服生物利用度低、"钩状效应"、耐药机制和组织特异性递送等挑战。新型策略如抗体-PROTAC偶联物(AOC)、脂质纳米粒(LNP)和前药设计正在积极开发中。

    未来发展方向

    PROTAC技术的未来创新主要集中在六个方向:1)通过人工智能辅助设计优化三元复合物稳定性;2)开发新型E3连接酶配体,扩大组织特异性降解能力;3)创新递送策略(如纳米颗粒、外泌体载体);4)设计器官特异性PROTAC(如血脑屏障穿透型);5)建立预测性生物标志物系统;6)拓展适应症至炎症性疾病(如IRAK4降解剂KT-474治疗特应性皮炎)和衰老相关疾病。这些发展将推动PROTAC从肿瘤治疗向更广泛疾病领域的应用扩展。
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