在现代医学的不懈探索中，靶向蛋白降解（TPD）技术作为一种革命性的治疗策略应运而生，为众多疾病的治疗带来了新的曙光。传统小分子抑制剂主要通过抑制蛋白功能发挥作用，而TPD技术则另辟蹊径，利用细胞内的蛋白水解系统，如蛋白酶体和溶酶体途径，特异性地降解致病蛋白，为疾病治疗提供了全新的视角和方法。这一创新技术不仅增强了治疗效果，还拓宽了可治疗疾病的范围，为那些传统上被认为“不可成药”的靶点带来了希望。
TPD技术的发展经历了从概念提出到逐步明晰的过程（图1）。- 1999年，Proteinix通过专利申请正式引入了靶向蛋白降解的概念，开启了TPD技术的探索之旅。
- 在早期的“迷雾时代”，蛋白降解剂的作用机制尚未明确，研究进展相对缓慢。
- 随着时间的推移，进入“解读时代”，科学家们逐渐阐明了相关分子机制，如蛋白酶体靶向嵌合体（PROTACs）的发展以及对分子胶（MGs）机制的深入理解。
- 近年来，TPD技术进入了“辉煌时代”，众多新型MGs和PROTACs不断涌现，并进入临床试验阶段。例如，在血液系统恶性肿瘤、实体瘤、神经退行性疾病等领域，TPD药物展现出了令人瞩目的治疗潜力。
目前的TPD技术主要基于三种蛋白质降解途径：泛素蛋白酶体途径（UPS）、内溶体（EL）和自噬途径。- 基于UPS的TPD技术通常通过参与特定的泛素E3连接酶和随后的蛋白酶体降解来增强POl的多泛素化，适用于细胞内可溶性蛋白。基于UPS的TPD技术中，PROTACs通过三元复合物促进靶蛋白泛素化和降解，有可回收性但面临钩状效应等挑战，正不断优化；MGs通过调节PPIs促降解，分子量小、通透性好，发现较偶然且设计复杂，少数已获批临床；
- 基于EL通路的降解剂，如LYTAC和MoDE-A，通常会诱导POl和膜受体之间的相互作用，导致内吞作用和随后的溶酶体通过EL途径降解POl。它们的靶标仅限于胞外或膜蛋白；
- 基于自噬的技术，如ATTEC或AUTOTAC，通过增强自噬体与POI的识别实现降解，自噬主要发生在细胞质中，不仅能降解可溶性蛋白，还能降解核酸、脂质、蛋白聚集体、细胞器，甚至病原体。
某些TPD技术可能涉及多种降解途径。例如，蛋白水解靶向抗体（PROTABs）劫持跨膜E3连接酶ZNFR3，并可能通过UPS和EL途径触发靶向降解（图2）。
图2. TPD技术图鉴
在TPD技术领域中，各种技术手段展现出了独特的特性和潜力。其中，基于UPS的PROTAC技术在当前的临床研究进程中处于领先地位，发展态势迅猛。然而，EL和自噬通路相关技术尽管充满希望，但仍处于不断探索和优化的阶段。展望未来，TPD技术的多样化发展趋势愈发明显，尤其是自噬和EL路径的深入挖掘，有望为攻克众多“不可成药靶点”蛋白开辟新的道路，从而极大地拓展疾病治疗的边界。截至当前，蛋白降解剂在临床研究方面取得了显著进展。据不完全统计，全球共有36款蛋白降解剂进入临床阶段（图3），全球范围内蛋白降解研发管线项目总数已过千。其中，中国在该领域表现活跃，近80家公司或机构参与其中，推动了超380条研发管线，尽管大部分尚处于临床前阶段，但已有35条管线进入临床开发阶段。虽然所有获批的药物和90%的临床药物都集中在肿瘤学领域，但降解剂也在其他治疗领域取得了进展，如神经病学和免疫学。目前，神经病学的临床前研究占比11%，免疫学占比6%，与此同时，异双功能降解剂（ARV-102、KT-474）和分子胶（BMS-986419、MRT-6160）也正在临床试验中。此外，越来越多的蛋白降解剂管线显示，传统上难以成药的靶标（如IKZF1/3、GSPT1、VAV1、WIZ、BCL6等）正变得越来越容易实现（图4）。这一转变标志着靶向蛋白质降解技术的应用范围正在不断扩大，为药物研发带来了新的机遇和挑战。图4. TPD拓展到新靶点领域
TPD技术作为一种新兴的治疗策略，其初步临床结果的确展现出了令人鼓舞的一面。它凭借独特的作用机制，为许多疾病的治疗带来了新的曙光，在早期的研究和探索中，展现出了在应对特定疾病相关蛋白方面的潜力，让人们看到了攻克一些难治性疾病的希望。然而，我们必须清醒地认识到，TPD技术在前行的道路上并非一帆风顺，仍然面临安全性、有效性和疾病适应症范围等挑战，下一代降解剂技术旨在通过配体、途径、递送和激活的创新来克服这些限制（图5）。图5. 下一代TPD技术的描述
E3连接酶和目标蛋白（POI）的新配体为扩展新靶标和提高组织特异性提供了途径，从而提高了疾病的适用性和安全性。虽然有>600种人类E3连接酶，但几乎所有当前一代降解剂都会募集普遍表达的Cereblon。替代的E3连接酶募集结构域，如使用肿瘤中过表达的HSP90伴侣复合物的伴侣介导的蛋白质降解剂（CHAMP），或组织/肿瘤特异性E3连接酶，可以限制TPD对癌细胞的活性并减少组织外效应。
此外，替代POI配体部分可以将覆盖范围扩展到更多种类的“不可成药”靶标；例如，RNA-PROTAC使用短寡核苷酸来降解核糖核蛋白。一种新型E3连接酶配体降解剂（CHAMPRNK05047）的初步结果预计将于2024年底公布。泛素-蛋白酶体系统的替代途径可以扩展到可寻址靶标并克服E3连接酶耐药性。细胞外蛋白（MoDE）和溶酶体靶向嵌合体（LYTAC）的分子降解剂使用内体-溶酶体途径，将范围扩展到细胞外蛋白。自噬靶向嵌合体（AUTAC）使用自噬-溶酶体途径，为细胞内蛋白质和细胞器提供E3连接酶非依赖性途径。虽然临床前结果很有希望，但初步临床转化喜忧参半：MoDEBHV-1300在中期I期结果中表现出60-80%的临床前降解，但在最大剂量下降解37%。TPDs可以利用降解-抗体偶联物（Protac+ADC=DAC）、纳米技术（Nano-PROTACs）和点击化学（CLIPTACs）的进步来提高特异性和效力。DAC可以识别靶细胞上表达的受体，纳米PROTACs可以对肿瘤特异性条件作出反应，允许将PROTACs集中递送到癌细胞。CLIPTAC以两个较小的自组装片递送，可以提高口服生物利用度，尽管它们必须在细胞内组装以保持细胞渗透性。DACs尤其突出，目前有9个处于临床研究阶段并且BMS-986497和ORM-5029正在进行I期试验。
靶向激活可以控制空间和时间上的降解，无论是对光（PHOTAC）、低氧（缺氧激活的PROTAC）还是额外的POI（三价PROTACs）的响应。然而，这些方法面临着实际的限制：有限的光穿透组织限制了PHOTAC的激活；自然缺氧的组织限制了缺氧激活的PROTACs对肿瘤的特异性；额外的体积可能限制三价PROTAC的口服生物利用度。
结 语
展望未来，虽然TPD领域仍需更多的临床数据，但企业能够通过采取多种措施进行应对，例如选择最适合降解的靶标，开发结合目前不可降解靶标的配体，以及使用计算进行降解设计/优化。越来越多的企业通过生物技术收购、共同开发和研究合作等手段来推进TPD技术的发展，为无药物治疗的疾病带来了新疗法的曙光。[1]Zhong G, Chang X, Xie W, Zhou X. Targeted protein degradation: advances in drug discovery and clinical practice. Signal Transduct Target Ther. 2024 Nov 6;9(1):308. doi: 10.1038/s41392-024-02004-x. PMID: 39500878; PMCID: PMC11539257.[2]Ding Y, Lu B. SnapShot: Targeted protein degradation. Cell. 2024 Nov 14;187(23):6784-6784.e1. doi: 10.1016/j.cell.2024.10.025. PMID: 39547212.[3]Mullard A. Protein degraders push into novel target space. Nat Rev Drug Discov. 2024 Nov;23(11):799-802. doi: 10.1038/d41573-024-00170-9. PMID: 39402425.[4]Farley K, Bhattacharya S, Cleland J, Chandran P, Wu J. The targeted protein degradation landscape. Nat Rev Drug Discov. 2024 Nov 27. doi: 10.1038/d41573-024-00187-0. Epub ahead of print. PMID: 39604677.