新型蛋白降解技术迎来发展热潮，突破不可成药靶点

蛋白降解的历史可以追溯到1992年氟维司群可降解雌激素受体（ER）的发现，2001年PROTAC技术概念被提出。时至今日，蛋白降解剂的研发探索已有20年的历史。靶向蛋白质降解技术在多种疾病领域如恶性肿瘤、神经退行性疾病、代谢性疾病等均具有广阔的应用前景和发展空间。蛋白降解技术以其在突破不可成药靶点、克服现有靶点耐药突变等方面的巨大优势，吸引了众多科研机构和研发药企的竞相投入，成为小分子药物的突围风口。蛋白降解技术逐步完成了从早期偶然发现到理性设计为主导的蜕变，随着研究的进一步深入，蛋白降解技术不断迎来重大突破。

通常，细胞内的蛋白质通过泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System，UPS）和自噬-溶酶体（Autophagy-Lysosome）两条途径进行降解。目前蛋白降解技术领域发展为成熟的是基于UPS降解途径的蛋白水解靶向嵌合体（Proteolysis-Targeting Chimera，PROTAC）技术。随着降解机制和降解对象的拓展，近几年相继涌现出各类新型靶向蛋白质降解技术，包括分子胶（Molecular Glues，MG）、溶酶体靶向嵌合体（Lysosome-Targeting Chimaera，LYTAC）技术、自噬靶向嵌合体（Autophagy-Targeting Chimera，AUTAC）技术、自噬小体绑定化合物（Autophagosome-Tethering Compound，ATTEC）技术以及分子伴侣介导的自噬（Chaperone-Mediated Autophagy，CMA）嵌合体技术。

泛素-蛋白酶体系统

基于泛素-蛋白酶体途径设计的蛋白降解剂包括PROTAC和MG。PROTAC是一种杂合双功能的小分子或多肽化合物，通过li[x]nker将目标蛋白配体和E3泛素连接酶配体连接而成，利用泛素-蛋白酶系统识别、结合并降解疾病相关的靶蛋白。MG是一类可以诱导泛素E3连接酶复合体/底物受体与靶蛋白相互作用的小分子，可以拉近致病蛋白与E3连接酶的空间距离，从而使得被泛素化的致病蛋白被蛋白酶体所降解。

溶酶体靶向嵌合体（PROTAC）

PROTAC技术大的优势即只需具备与靶蛋白结合活性，不需要直接抑制靶蛋白的功能活性，因此可靶向传统“不可成药”的靶点。自2001年全球PROTAC分子诞生，到2019年Arvinas的全球开展临床试验的PROTAC分子ARV-110，再到如今多个PROTAC分子进入临床，PROTAC技术顺利完成了从概念到临床试验的飞跃。PROTAC技术在靶向不可成药蛋白、克服耐药、选择性、用药途径等方面优势全面，开发潜力大，并且在多种疾病的治疗领域表现出自己独特的潜力，应用前景广阔。

迄今为止，PROTAC技术已用于肿瘤（如AR、ER）、神经系统（如Tau、Alpha-synuclein）和炎症/免疫学（如IRAK4、RIP2K）疾病领域，临床进展快的化合物（ARV-110与ARV-471）也顺利进入临床二期。2021年7月22日，Arvinas与辉瑞达成合作协议，共同开发和推广ARV-471。Arvinas将获得6.5亿美元前期付款，以及潜在可达14亿美元的里程碑付款，辉瑞同时将对Arvinas进行3.5亿美元股权投资。

分子胶（MG）

MG能巧妙地避开传统抑制剂的局限性，使得一部分靶点从“无成药性”变为“有成药性”，同时MG相比PROTAC有更小的分子量，理论上会有更好的成药性。蛋白质与蛋白质之间的相互作用驱动了大多数生物活动，分子胶可以将通常不会相互作用的蛋白质粘在一起，为人类抵抗疾病打开了新的大门。

2014年，科学家在Nature杂志报道免疫调节药物沙利度胺（Thalidomide，）通过MG机制发挥作用，研究发现这类药物通过靶向E3泛素连接酶CRBN，从而使转录因子IKZF1和IKZF3多聚泛素化，导致IKZF1和IKZF3被蛋白酶体降解。随着对MG作用机制的认识逐步加深，MG的发现也从偶然发现逐渐过渡到理性设计，同时伴随着更多的MG项目被逐渐报道。

来那度胺（Lenalidomide）作为沙利度胺的第二代改良衍生物，近年来一直排名小分子药物销售额前三，2020年销售额达121亿美元，沙利度胺第三代改良衍生物泊马度胺（Pomalidomide）2020年销售额也达到了31亿美元，度胺类MG取得的巨大成功也鼓舞了更多企业投入到分子胶开发中。近期新开发的MG项目研究进展快的处于临床II期，分别是百时美施贵宝（BMS）的CC-90009和CC-92480。此外，还有3款分子胶项目处在I期临床试验中，分别是来自诺华（Novartis）的DKY709、来自BMS的CC-99282以及C4 Therapeutics的CFT7455。

自噬-溶酶体途径

溶酶体降解途径包括内吞（Endocytosis）和自噬（Autophagy）途径。基于内吞作用和自噬作用两种不同的途径，靶向溶酶体降解途径的技术可分为以下四种类型：LYTAC、AUTAC、ATTEC和CMA。该类技术有望与现有的蛋白降解剂形成互补，拓展可降解靶点的范围。

1、溶酶体靶向嵌合体（LYTAC）

2020年7月，斯坦福大学Bertozzi课题组在Nature发表了题为“Lysosome-targeting chimaeras for degradation of extracellular proteins”的研究论文。该研究团队报道了可直接靶向胞外蛋白和膜相关蛋白进行溶酶体降解的LYTAC平台，并证实了该技术的可行性、有效性、特异性及普适性。LYTAC是一个双功能共轭物，同时结合细胞外蛋白和细胞表面溶酶体靶向受体（LTR）形成三元复合物，导致蛋白质可以通过网格蛋白介导的内吞作用内化。PROTAC通过蛋白酶体降解靶蛋白主要适用于胞内蛋白，而LYTAC可以通过溶酶体靶向受体诱导蛋白质向溶酶体迁移，可以靶向细胞外蛋白和跨膜蛋白。

已报道的LYTAC可以成功降解EGFR、PD-L1、CD71等靶蛋白，并在靶向并降解阿尔茨海默症相关蛋白（Tau蛋白）领域表现了巨大的潜力。2021年8月，礼来宣布与Lycia就该项蛋白降解技术达成一项总额超16亿美元的合作，双方将利用Lycia专有的蛋白降解技术LYTAC开发和商业化针对5个靶点的新型降解剂，重点疾病领域包括免疫和疼痛。LYTAC在PROTAC基础上进一步拓展了降解不可成药靶点的蛋白种类，对于科学研究和临床疾病的治疗都具有重大意义。

2、自噬靶向嵌合体（AUTAC）

2019年12月，日本东北大学Arimoto课题组在Molecular Cell发表研究论文，报道了AUTAC平台的设计思路，并由此设计了一系列靶向me[x]taP2、FKBP12、BET、TSPO等蛋白的AUTAC分子。AUTAC由鸟苷酸衍生物作为降解标签，通过li[x]nker连接靶向POI的小分子（与PROTAC结构类似）。经S-guanylation修饰的底物蛋白，其K63位点会被泛素化（K63泛素化可被自噬受体SQSTM1/p62特异性识别），从而导致底物蛋白进入吞噬泡，在溶酶体中被降解。AUTAC是通过自噬-溶酶体途径实现降解，因此具有更加广泛的降解范围，不仅可以降解细胞质蛋白，还可以实现碎片化的细胞器降解，AUTAC技术在发现自噬相关药物领域极具潜力。

3、自噬小体绑定化合物（ATTEC）

ATTEC是利用自噬降解目标蛋白的一种更直接的方法，ATTEC通过同时与POI和LC3（自噬小体形成的关键蛋白）相互作用，使靶蛋白进入吞噬泡，与溶酶体融合并降解。这种方式绕过了泛素化过程，具有很大的潜力降解不同类型的靶标，包括自噬识别的非蛋白质类生物大分子，如脂类、DNA/RNA分子、受损的细胞器等。

ATTEC分子量小，具有较好的血脑屏障通透性，中枢神经系统疾病的治疗中具有较大潜力。2019年复旦大学的Ding等报道利用自噬小体绑定化合物降解致病蛋白的概念，并实现了对致病变异亨廷顿蛋白的选择性降解，有望为亨廷顿病（Huntington’s disease，HTT dieases，HD）的临床治疗带来新曙光。同时，ATTEC也可应用于如肥胖、非酒精性脂肪肝、神经退行等多种相关疾病的治疗探索。在ATTEC领域，PAQ Therapeutics在2021年7月宣布完成3000万美元A轮融资。

4、分子伴侣介导的自噬（CMA）

2014年Wang课题组利用CMA途径设计出一种嵌合多肽，用于诱导分子伴侣介导的自噬。CMA靶向肽通常由两个不同的结构域组成：一个目标蛋白结合结构域（PBD）和一个CMA靶向序列。PBD片段与目标蛋白结合，含有五肽KFERQ样基序的CMA靶向序列可以被伴侣HSC70识别并传递到溶酶体表面，形成的目标蛋白-CMA靶向肽-HSC70三元复合物与溶酶体膜上的受体蛋白相互作用，复合物通过溶酶体膜展开和易位后进入溶酶体被降解。靶向CMA的嵌合体技术相比于其他降解蛋白技术，具有更快的降解速度、更优的可逆性和剂量依赖性、更强的专一性等优点。

靶向蛋白降解是药物研发领域的一个新兴方向，基于不同机制的各类蛋白降解剂在各自表现巨大潜力的同时，也形成了很好的互补。尽管靶向蛋白降解技术仍存在一些问题和挑战，但是随着研究的逐步深入，它们将极大地拓展降解技术的潜在应用领域，为生物医学研究和药物研发提供强有力的工具。