长久以来小分子药物研发思路,是设计化合物分子结合靶蛋白的活性区域,阻断蛋白催化功能,以此实现疾病干预。这套模式已经产出大量优秀药物,但存在显著短板。很多驱动疾病发生的蛋白,主要依靠蛋白‑蛋白相互作用发挥功能,不存在可以结合小分子的活性口袋,传统抑制剂很难发挥作用。还有部分靶点蛋白,即便能够被小分子抑制,蛋白本体依旧在细胞内持续存在,容易产生耐药突变。
PROTAC 全称蛋白降解靶向嵌合体,分子拥有三段式结构:一端结合致病靶蛋白,另一端招募 E3 泛素连接酶,中间依靠连接链把两个功能片段连接在一起。当 PROTAC 分子进入细胞,会把靶蛋白与 E3 泛素连接酶拉近,给靶蛋白标记泛素标签,被标记的靶蛋白就会被细胞内部蛋白酶体识别,进而完整降解清除。和抑制剂仅仅封闭蛋白活性不同,PROTAC 直接消除致病蛋白本体。
该机制还具备催化特性,单个 PROTAC 分子完成一轮蛋白降解之后,可以脱离继续参与下一轮降解循环,较低药物浓度就可以产生药效,有机会降低用药剂量,减轻药物毒副作用。目前 PROTAC 在血液肿瘤、实体瘤领域都有大量候选药物进入临床研究阶段,针对雄激素受体、BRD4 等靶点的降解剂持续推进临床试验。

但 PROTAC 药物开发同样面临不少难点。分子整体分子量偏大,带来溶解度差、细胞穿透效率不足的问题,口服成药难度高于普通小分子。不同 E3 连接酶在人体各组织表达丰度不一样,会直接影响降解效果,连接链的长度、化学结构也会极大改变分子活性。同时还需要严密评估脱靶降解风险,避免无关蛋白被非特异性降解带来细胞毒性。化学合成、筛选工艺持续迭代优化之下,PROTAC 技术不断补齐短板,有望解锁一大批过去无法干预的疾病靶点。