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PROTAC:从理论突破到临床验证的20年征程

小药说药  · 公众号  ·  · 2025-03-05 06:37

正文

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引言:PROTAC-突破传统的新星

2001 年,科学家 Craig M. Crews 团队首次提出 PROTAC (蛋白降解靶向嵌合体)概念,其核心灵感来源于细胞的 自毁机制 ”—— 泛素 - 蛋白酶体系统( UPS )。这一设想标志着药物研发从传统的 抑制蛋白功能 转向 直接清除致病蛋白 的全新思路。然而,早期 PROTAC 多为多肽结构,面临稳定性差、难以入胞等挑战。

日程表

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关键的转折点出现在 2015 年, 随着小分子 PROTAC 的成功设计,科学家首次在动物体内验证了其蛋白降解能力。随后的短短 4 年,首个小分子 PROTAC 药物 ARV-110 2019 年进入临床,瞄准转移性去势抵抗性前列腺癌( mCRPC )。这一突破性进展宣告: PROTAC 正式从实验室迈入临床时代。

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PROTAC的作用机制与核心优势

1. 作用机制:细胞的 特洛伊木马

PROTAC 是一种双功能分子,一端结合靶蛋白( POI ),另一端招募 E3 泛素连接酶,通过搭建 靶蛋白 -PROTAC-E3 连接酶 三元复合物,促使泛素分子标记靶蛋白,最终由蛋白酶体将其降解。这一过程具有 催化循环 特征 —— 单个 PROTAC 分子可循环降解多个靶蛋白,实现低剂量高效作用。

形状, 箭头

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2. 传统药物无法企及的优势

攻克“不可成药”靶点: 传统小分子需结合靶蛋白活性位点,而PROTAC只需结合任意表面,成功靶向转录因子、支架蛋白等传统“难治”靶点。

克服耐药性: 即使靶蛋白突变或过表达,PROTAC仍能有效清除,突破靶向治疗耐药瓶颈。

超低剂量长效作用: 临床前研究表明,PROTAC在纳摩尔浓度即可生效,且降解效果可持续数天。

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临床验证:从癌症到神经系统疾病的治疗突破

1. 抗癌战场: AR ER 靶点的里程碑

ARV-110(靶向雄激素受体AR):针对前列腺癌的II期数据显示,46%携带AR 878X/H875Y突变患者实现PSA50(前列腺特异性抗原下降≥50%),6/7患者肿瘤缩小,其中2例达到部分缓解(NCT03888612)。

ARV-471 (靶向雌激素受体 ER ):治疗 ER+/HER2- 乳腺癌的 II 期试验中, 52.9% 患者临床获益,目前该药已进入 III 期全球多中心试验( NCT04072952 ),有望成为首个获批的 PROTAC 疗法。

2. 管线爆发:多靶点与多疾病拓展

截至 2023 9 月,全球共有 28 PROTAC 进入临床(数据来源:药渡数据库),覆盖从血液肿瘤到实体瘤的广泛领域:


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全球行业现状:领跑者与新兴力量

1. 行业领军者: Arvinas 的核心布局

Arvinas 作为 PROTAC 领域的先驱,凭借 ARV-110 ARV-471 两大核心管线奠定领先地位。其技术平台已吸引辉瑞、拜耳等巨头合作,共同拓展适应症。 此外,除 AR/ER 外, BTK BRD4 BCL-xL 等靶点成为热门赛道。 PROTAC 神经领域也极具潜力, PROTAC 的脑渗透性改进(如 ARV-102 )为阿尔茨海默病、帕金森病等神经系统疾病带来曙光。

2. 中国力量:加速追赶
国内药企如海创药业、百济神州等布局 16 款临床阶段 PROTAC ,虽尚无 III 期项目,但 2023 年临床启动数激增,覆盖 BTK AR 等靶点,适应症集中于实体瘤与血液肿瘤。

BGB-16673 是百济基于其 CDAC 平台开发的首款口服靶向 BTK 的嵌合式降解激活化合物,通过触发 BTK 蛋白的消除,防止 BTK 活性并中断其作为结合伴侣的功能。 2024 8 月, BGB-16673 FDA 授予快速通道认定,用于治疗既往接受过至少两线治疗(包括 BTK 抑制剂和 BCL2 抑制剂)的复发 / 难治性( R/R )慢性淋巴细胞白血病或小淋巴细胞淋巴瘤( CLL/SLL )成年患者。

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商业化前景:百亿美元市场的机遇

PROTAC 全球市场规模预计以年均 50% 增速扩张, 2030 年或突破百亿美元。其应用正从癌症拓展至自身免疫病、神经疾病(如阿尔茨海默病)及病毒感染领域。

这一爆发式增长背后,是多重驱动力的共振:

未满足的临床需求 :全球约70%的疾病相关蛋白为“不可成药”靶点,TPD技术通过降解而非抑制的机制,覆盖传统药物难以企及的领域,如KRAS突变肿瘤、阿尔茨海默病。

资本狂潮涌入 :2022年TPD领域风险投资额达7.07亿美元,较2017年增长超2000%;2024年全球药企合作交易额已超100亿美元,诺华、辉瑞、渤健等巨头纷纷押注PROTAC与分子胶技术。

临床验证突破 PROTAC 药物 ARV-471 (乳腺癌)和 ARV-110 (前列腺癌)的 II/III 期数据验证了降解策略的可行性,而分子胶药物沙利度胺衍生物年销售额已超 2 亿美元 ,为市场注入强心剂。

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结语:未来已来,无限可能

PROTAC 的二十年历程,是科学理想照进现实的缩影。从学术界的冷门概念,到工业界的研发热潮,再到临床治疗的曙光初现,它证明了 降解致病蛋白 这一策略的可行性。尽管挑战犹存 —— 如毒性控制、递送系统优化 —— 但随着技术迭代与资本投入, PROTAC 有望成为继小分子、抗体药后的第三大药物范式。


参考文献:

1.Proteolysis-targeting chimera (PROTAC) for targeted protein-egradation and cancer therapy. J Hematol Oncol. 2020 May 13;13(1):50


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