综述:通过蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)调控蛋白相互作用以治疗癌症及相关疾病

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Current Cancer Therapy Reviews 0.4

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  该综述聚焦蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)在癌症治疗中的应用,对比传统小分子抑制剂局限,阐述其利用泛素 - 蛋白酶体系统(UPS)选择性降解致病蛋白的机制,梳理临床前及早期临床试验成果,探讨克服耐药性、应对肿瘤异质性等潜力,展望技术优化方向。

  

PROTACs 技术:癌症治疗领域的革新力量


癌症作为全球性健康难题,传统小分子抑制剂因靶向选择性不足,常引发副作用且治疗效果有限。蛋白水解靶向嵌合体(proteolysis-targeting chimeras, PROTACs)作为一种创新策略,为解决这些挑战带来希望。其核心机制是借助细胞内的泛素 - 蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system, UPS),实现对疾病相关蛋白的选择性降解。

PROTACs 的作用机制与优势


与传统抑制剂通过结合蛋白活性位点阻断功能不同,PROTACs 呈 “哑铃状” 结构,一端结合目标蛋白(target protein, TP),另一端结合 E3 泛素连接酶(E3 ligase),通过招募 E3 酶使目标蛋白泛素化,进而被蛋白酶体识别并降解。这种 “催化式” 作用模式具有显著优势:无需占据活性位点即可发挥作用,对 “不可成药” 靶点(如转录因子、膜蛋白等)具有潜在调控能力;单次结合即可诱导多次降解循环,理论上所需剂量更低,副作用可能减少;通过降解而非抑制蛋白,可更彻底地消除异常蛋白功能,尤其适用于依赖蛋白累积的疾病场景。

临床前研究与早期临床试验进展


多项临床前研究已证实 PROTACs 在多种癌症模型中的有效性。例如,在血液肿瘤中,针对 BCR-ABL 融合蛋白的 PROTACs 可诱导其降解,对伊马替尼耐药的慢性髓性白血病(CML)细胞显示出杀伤作用;在实体瘤领域,靶向雄激素受体(AR)的 PROTACs(如 ARV-110)在前列腺癌动物模型中表现出肿瘤生长抑制效果。早期临床数据同样令人振奋,ARV-110 的 I 期临床试验(NCT03888612)显示,部分患者体内前列腺特异性抗原(PSA)水平显著下降,且安全性可控。另一款靶向雌激素受体(ER)的 PROTACs 药物(如 GDC-0077)在乳腺癌患者中也观察到初步抗肿瘤活性。

应对治疗挑战的潜力


肿瘤异质性和治疗耐药性是癌症治疗的两大难题。PROTACs 通过降解目标蛋白,可规避因基因突变导致的抑制剂结合位点改变,对携带耐药突变(如 EGFR T790M)的肿瘤细胞仍具杀伤能力。此外,其多靶点调控潜力(如同时募集不同 E3 酶或影响蛋白 - 蛋白相互作用网络)为应对肿瘤异质性提供了新思路。例如,在三阴性乳腺癌中,靶向多个致癌蛋白(如 MCL-1、BET 家族蛋白)的 PROTACs 组合疗法,可克服单一靶点抑制引发的代偿性信号激活。

当前技术瓶颈与优化方向


尽管前景广阔,PROTACs 技术仍面临诸多挑战。首先是靶点选择性问题,非特异性结合可能导致脱靶效应,引发毒性。其次,药代动力学特性有待优化,多数 PROTACs 分子量大、亲脂性高,口服生物利用度低,限制了临床应用。此外,E3 连接酶的组织分布差异可能影响疗效,例如肝脏富集的 CUL3-RBX1-DDB1(CRL3)复合物与肿瘤微环境中表达的 E3 酶对 PROTACs 的响应不同。针对这些问题,研究者正通过结构优化(如引入可降解 linker)、开发新型 E3 连接酶配体(如靶向肿瘤特异性 E3 酶)及探索新型递送系统(如纳米载体)等策略提升 PROTACs 性能。

未来展望与精准医学整合


随着结构生物学、计算生物学与合成化学的交叉融合,PROTACs 技术正朝着 “智能化”“个性化” 方向发展。基于患者肿瘤基因组特征设计个体化 PROTACs 药物,例如针对携带特定基因突变(如 KRAS G12C)的肿瘤定制靶向降解方案,有望推动精准医学进入新阶段。此外,PROTACs 与免疫治疗的联合应用(如降解免疫检查点蛋白或肿瘤微环境中的免疫抑制因子)亦成为研究热点,初步数据显示,靶向 PD-L1 的 PROTACs 可增强 T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应。

结语


PROTACs 技术通过革新蛋白调控模式,为癌症治疗带来了从 “抑制功能” 到 “降解清除” 的范式转变。尽管临床转化仍需突破诸多技术壁垒,但其在克服耐药性、应对肿瘤复杂性等方面的独特优势,使其成为下一代癌症疗法的核心方向之一。随着研究的深入,PROTACs 有望在精准医学框架下,与其他治疗手段协同发展,共同开启肿瘤治疗的新篇章。
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