靶向蛋白降解藥物：細(xì)胞內(nèi)做“獵頭”“借刀”滅掉致病蛋白

靶向蛋白降解（TPD）技術(shù)是一項(xiàng)特異性地識(shí)別靶蛋白，利用細(xì)胞內(nèi)固有的蛋白質(zhì)降解途徑直接降解靶蛋白的新技術(shù)。目前，TPD領(lǐng)域發(fā)展出了PROTAC、分子膠、降解標(biāo)簽、溶酶體靶向嵌合體、自噬小體綁定化合物等技術(shù)，這大大拓展了可降解的靶蛋白的范圍。

近日，位于江蘇的醫(yī)諾康宣布完成近億元天使輪融資，本輪融資資金將主要用于兩個(gè)靶向蛋白降解（TPD）平臺(tái)的擴(kuò)展與應(yīng)用，推進(jìn)多項(xiàng)腫瘤和腫瘤免疫藥物管線研發(fā)。

TPD是新藥研發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。目前，全球有不少公司、高校或研發(fā)機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行TPD藥物的研發(fā)。我國(guó)也有越來越多的企業(yè)加入到TPD藥物的研發(fā)中。

TPD技術(shù)究竟是什么？在為人類健康帶來福音的同時(shí)，TPD技術(shù)又將面臨哪些挑戰(zhàn)和機(jī)遇？

在細(xì)胞內(nèi)找到致病蛋白將其清除

蛋白質(zhì)是構(gòu)成包括人類在內(nèi)的一切生物的基礎(chǔ)，它們?cè)谏矬w內(nèi)不斷地產(chǎn)生，又不斷地死亡。

大多數(shù)疾病都與蛋白的表達(dá)或活性異常有關(guān)，有選擇性地消除致病蛋白，將有利于治愈疾病。

目前，絕大部分藥物是蛋白抑制劑，它們通過與致病蛋白特異性結(jié)合，來抑制其活性，以獲得療效。但目前可用抑制劑結(jié)合的致病蛋白數(shù)量有限，不到潛在致病蛋白總數(shù)的20%，80%的致病蛋白為不可成藥靶點(diǎn)。

20世紀(jì)七八十年代，以色列科學(xué)家阿龍·西查諾瓦、阿弗拉姆·赫爾什科和美國(guó)科學(xué)家伊爾溫·羅斯經(jīng)過多年研究，發(fā)現(xiàn)了泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解。他們因此獲得了2004年的諾貝爾獎(jiǎng)。

泛素是一種多肽，由76個(gè)氨基酸構(gòu)成，它能與蛋白質(zhì)形成牢固的共價(jià)鍵，蛋白質(zhì)一旦被它標(biāo)記上，就會(huì)被送到細(xì)胞內(nèi)的“垃圾處理廠”——蛋白酶體進(jìn)行降解。

TPD技術(shù)便是一項(xiàng)特異性的識(shí)別靶蛋白，利用細(xì)胞內(nèi)固有的蛋白質(zhì)降解途徑直接降解靶蛋白的新技術(shù)。這相當(dāng)于在細(xì)胞內(nèi)找到致病的“靶子”，并將它們根除。

“TPD藥物就是借用細(xì)胞本身的泛素—蛋白酶體系統(tǒng)（UPS），將致病蛋白清除掉?！贬t(yī)諾康創(chuàng)始人解維林博士進(jìn)一步解釋說。

靶向蛋白降解的概念最早于1999年提出。2001年，學(xué)者們提出了更為具體的蛋白降解靶向嵌合體（PROTAC）概念，合成了第一個(gè)靶向蛋白降解的嵌合分子。2013年，PAOTAC領(lǐng)域的第一家上市公司Arvinas誕生。

中國(guó)藥科大學(xué)教授李志裕告訴記者：“PROTAC是讓靶蛋白靠近E3泛素連接酶，被泛素化標(biāo)記，并使靶蛋白被蛋白酶體識(shí)別、降解的新型藥物分子?！?/p>

目前，TPD領(lǐng)域發(fā)展出了PROTAC、分子膠、降解標(biāo)簽、溶酶體靶向嵌合體、自噬小體綁定化合物等技術(shù)，這大大拓展了可降解的靶蛋白的范圍。

極大擴(kuò)展了可成藥靶點(diǎn)范圍

李志裕介紹，2019年，由Arvinas公司開發(fā)用于治療前列腺癌的ARV-110成為第一個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的PROTAC，其后3年間又有超過10個(gè)PROTAC也開始進(jìn)行臨床試驗(yàn)，且絕大部分的適應(yīng)癥集中在腫瘤領(lǐng)域。

相比PROTAC，分子膠的進(jìn)展更快，目前已有分子膠藥物上市，如用于骨髓瘤治療的來那度胺和泊馬度胺。

“雖然TPD的研究目前主要集中在抗腫瘤藥物的研發(fā)，但其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)非常廣泛。”解維林說。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前，我國(guó)在研的TPD藥物有幾十款，它們的主要適應(yīng)癥為癌癥，也涉及阿爾茨海默病、自身免疫性疾病等其他疾病。

在解維林看來，分子膠和PROTAC的優(yōu)勢(shì)在于，它們有利于減少藥物由于脫靶造成的副作用，也可以克服抑制劑藥物由靶蛋白表達(dá)增高和變異引起的抗藥性，還可以清除靶蛋白，消除其活性而增加藥效。

李志裕認(rèn)為，與傳統(tǒng)療法相比，TPD藥物極大地?cái)U(kuò)展了可成藥靶點(diǎn)的范圍。此外，相較于傳統(tǒng)的蛋白小分子抑制劑只能阻斷靶蛋白的部分功能，TPD藥物降解靶蛋白后可消除其所有功能。

“還有，TPD藥物在蛋白被降解后，可以被釋放出來，繼續(xù)靶向其他蛋白，從而迅速降低靶蛋白的水平。這種將藥效學(xué)和藥代動(dòng)力學(xué)分離開的潛力，意味著少量的降解劑可能對(duì)信號(hào)通路產(chǎn)生長(zhǎng)久的影響。”李志裕說。

靶向蛋白降解藥物面臨技術(shù)挑戰(zhàn)

雖說3位諾貝爾獎(jiǎng)得主的研究成果奠定了TPD的理論基礎(chǔ)，但TPD新藥的研發(fā)直到近年才有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，其中的技術(shù)挑戰(zhàn)不言而喻?！斑@些挑戰(zhàn)來自生物學(xué)和藥物化學(xué)領(lǐng)域，例如如何設(shè)計(jì)、篩選、找到具有良好成藥性的分子?！苯饩S林解釋說。

分子量大，被專家們認(rèn)為是研發(fā)PROTAC藥物首當(dāng)其沖的難題?！案鶕?jù)‘類藥五規(guī)則，小分子藥物的分子量要在500道爾頓以下，但PROTAC分子量大都在700道爾頓以上，分子量大會(huì)導(dǎo)致化合物透膜率低。大部分靶蛋白都存在于細(xì)胞內(nèi)，只有PROTAC分子足夠小，能穿過細(xì)胞膜，才會(huì)提高降解活性?！崩钪驹Ｕf，脂溶性也影響著PROTAC藥物的生物利用度（藥物制劑被機(jī)體吸收的速率和吸收程度），如果一個(gè)分子能盡可能多地穿透細(xì)胞膜，生物利用度才會(huì)高，但PROTAC分子又大多滲透性不強(qiáng)，要想讓藥物發(fā)揮活性，就得給予高劑量，這便又要解決潛在的毒副作用等難題。

“對(duì)于分子膠藥物來說，目前研發(fā)的新藥大多通過E3泛素連接酶的組成分子CRBN來降解蛋白，但即便是通過CRBN路徑進(jìn)行降解的蛋白，許多蛋白的功能也還不清楚。此外，針對(duì)大多數(shù)致病靶點(diǎn)的分子膠還很難設(shè)計(jì)?！苯饩S林表示。

專家們表示，E3泛素連接酶的種類約600個(gè)，為防止CRBN出現(xiàn)耐藥性，還需要發(fā)現(xiàn)更多可應(yīng)用的且在人體內(nèi)廣泛分布的E3泛素連接酶，豐富TPD的“工具箱”。

值得欣喜的是，隨著研究的深入，Dialectic Therapeutics公司的BCL-xL降解劑DT2216已將VHL作為E3泛素連接酶，目前處于I期臨床試驗(yàn)階段。此外，利用MDM2、RNF14、β-TRCP、clAP、RNF、DCAF16等E3泛素連接酶的TPD藥物也在研發(fā)中。

當(dāng)TPD藥物的研發(fā)熱潮呼嘯而來時(shí)，對(duì)藥物的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)和指南也亟須建立。李志裕指出，很多蛋白質(zhì)具有生理功能，去除整個(gè)蛋白質(zhì)，難以預(yù)測(cè)會(huì)給人體帶來哪些負(fù)面影響；其次，PROTAC等TPD藥物的合成很復(fù)雜，開發(fā)速度慢、成本高，還需要優(yōu)化合成步驟。

“不過，不可否認(rèn)的是，TPD已經(jīng)催生出前所未有的新藥研發(fā)機(jī)會(huì)，鑒于其擁有比現(xiàn)有的蛋白抑制劑更好的療效和更廣闊的應(yīng)用范圍，有望從根本上解決很多過去難以治療的疾病，如各種腫瘤以及神經(jīng)退行性疾病。許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，其未來的市場(chǎng)潛力將高達(dá)數(shù)萬(wàn)億美元?！睂?duì)于TPD的未來，解維林充滿信心。