综述：PROTACs的设计与开发：抗癌药物发现的新范式

这篇综述系统阐述了蛋白降解靶向嵌合体（PROTACs）技术作为抗癌药物研发新范式的原理、设计策略及临床应用。文章重点解析了PROTACs通过泛素-蛋白酶体系统（UPS）降解靶蛋白（POI）的双功能机制（E3连接酶配体-连接子-靶蛋白配体三元复合物），及其在克服传统小分子抑制剂耐药性、靶向"不可成药"蛋白（如KRASG12C、转录因子）方面的独特优势。综述还探讨了PROTACs的催化特性（事件驱动药理学）、临床转化挑战（如ARV-471进入III期试验），以及纳米递送系统等创新技术应用。

PROTACs技术：重塑抗癌治疗的分子手术刀

靶向降解的革命性机制

与传统小分子抑制剂"占据驱动"的阻断模式不同，蛋白降解靶向嵌合体（PROTACs）通过"事件驱动"机制实现靶蛋白的不可逆清除。这种双功能分子如同精准的分子桥接器：一端通过战争头（warhead）结合目标蛋白（如雄激素受体AR、BRD4），另一端通过E3连接酶配体（如VHL、CRBN）招募泛素化系统，最终引导靶蛋白被26S蛋白酶体降解。尤其值得注意的是，PROTACs的催化特性使其能在皮摩尔浓度下持续降解多个靶蛋白分子，这种"分子手术"效应为克服耐药性提供了新思路。

分子设计的三要素创新

PROTACs的核心结构包含三大模块：

1. 1.

   战争头：决定靶向特异性，如JQ1靶向BRD4，palbociclib靶向CDK4/6。最新研究显示，即使低亲和力配体（如KRAS^G12D抑制剂）也能有效触发降解。

2. 2.

   连接子：长度和刚性直接影响降解效率。聚乙二醇（PEG）和烷烃链是常用柔性连接子，而哌啶等刚性结构可增强稳定性。Pfizer团队开发的macroPROTAC-1通过环化设计将BRD4降解EC₅₀优化至300 nM。

3. 3.

   E3连接酶配体：VHL和CRBN配体占主导地位，其中VHL-1至VHL-6系列通过羟基脯氨酸支架改良，显著提高了膜渗透性。

突破"不可成药"困境

PROTACs技术最引人注目的突破在于靶向传统认为"不可成药"的蛋白：

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  RAS家族：针对KRAS^G12C设计的PROTACs通过降解而非抑制发挥作用，克服了AMG 510等抑制剂的获得性耐药。

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  转录因子：HSF1-PROTACs通过降解热休克转录因子，在三阴性乳腺癌中诱导27%的细胞凋亡。

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  支架蛋白：通过降解BCL-x_L等抗凋亡蛋白，DT2216在实体瘤和血液瘤中均显示活性。

智能递送系统的进化

为提高肿瘤特异性，研究者开发了多种精准递送策略：

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  双门控PROTACs：如DAO-dBET1需同时响应低氧和组织蛋白酶B才能激活，显著降低脱靶毒性。

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  纳米载体：pH/GSH双响应的RLDPB纳米颗粒通过EPR效应富集于肺癌组织，使BRD4降解效率提升3倍。

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  抗体偶联：HER2靶向Ab-PROTACs在过表达细胞中实现选择性蛋白降解。

临床转化里程碑

目前已有20余种PROTACs进入临床试验：

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  ARV-471（靶向ER）在乳腺癌III期试验中显示优异疗效

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  KT-333（STAT3降解剂）针对血液恶性肿瘤的I期数据积极

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  ASP3082靶向KRAS^G12D的降解剂已进入实体瘤I期试验

挑战与未来方向

尽管前景广阔，PROTACs仍面临三重挑战：

1. 1.

   药代动力学优化：大分子量（通常>700 Da）导致的膜渗透性问题，通过前药设计和制剂改良（如非晶固体分散体）正在突破。

2. 2.

   E3连接酶限制：目前仅利用了600多种E3连接酶中的约10种，拓展E3库将扩大可靶向蛋白范围。

3. 3.

   降解选择性：近期开发的p38δ-PROTACs通过精确调控连接子实现亚型选择性降解，为精准医疗提供模板。

这项技术正推动肿瘤治疗从"抑制"走向"清除"的新纪元，其应用范围已扩展至自身免疫疾病、神经退行性疾病等领域。随着PROTACs在临床的持续突破，一场针对疾病根源蛋白的"分子外科革命"正在到来。