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前沿新知 | 创新药新纪元--PROTAC技术崛起
时间:2021/03/18  来源:中国食品药品网: :  

      PROTAC因其以靶向不可成药性靶点、克服耐药性、可口服等优势,正在成为化药开发新风口。

      现代生物制药工业大致可分为4个发展阶段,即确定化学结构和不确定靶点阶段、化学结构和靶点都确定阶段、生物药阶段、多特征融合药物阶段,四个阶段产品的市场渗透率与起始时间如下图所示。

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      现代生物制药起源可追溯到20世纪初,里程碑事件是阿司匹林的上市与全球热销。以阿司匹林为代表的第一代现代药物拥有明确的化学结构,但靶点并不明确,仍旧处于古老的经验主义阶段。

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      自20世纪70年代起,理性药物设计逐渐取代经典的经验主义药理学。理性药物设计根据药物发现过程中基础研究所揭示的药物作用靶点(受体),参考其内源性配体或天然药物的化学结构特征,根据配体理化性质寻找和设计合理的药物分子,以便有效发现、达到和选择性作用于靶点且具有药理活性的先导物;或根据靶点的三维结构直接设计活性配体。

      从James Black首次理性药物设计出H2受体拮抗剂西咪替丁,到Bruce Roth设计出比天然产物的他汀们更好的阿托伐他汀;从Max Perutz手动搭建血红蛋白2×10^8:1的真实模型,到Martin Karplus 和“Tack” Kuntz把计算引入生物学;从Jack Baldwin基于碳酸酐酶蛋白结构设计出抑制剂多佐胺,到计算机辅助药物设计(CADD)广泛运用于各大制药公司和科研院所,药物设计不仅融合了科学与艺术,而且依赖于实践与经验。

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      至今,理性药物设计依旧在药物开发中拥有不可替代的巨大作用,设计出的产品也依旧拥有庞大的市场。

      第三个阶段是以1982年人工胰岛素上市为开端的生物制药,1986年第一个抗移植后免疫排斥反应的鼠源单克隆抗体muromonab-CD3经美国FDA批准上市,但是来源于鼠源淋巴细胞杂交瘤的抗体被人的免疫系统识别,会引起严重的人抗鼠抗体反应(human anti-mouse antibody,HAMA),不仅使治疗性单抗半衰期变短,疗效减弱,有时还会引起严重的不良反应。

       单克隆抗体药物的发展在1988-1993年间陷入低谷。随着重组DNA技术的发展,各种抗体人缘化技术迅速发展,单克隆抗体药物经历了人鼠嵌合单抗、人源化单抗阶段,随后出现的噬菌体展示文库技术和转基因小鼠技术,使全人源单抗的产生成为可能,2002年第一个全人源抗体阿达木单抗上市。

      修美乐(阿达木单抗)自2012年连续8年销量超过百亿美元,2018-2020年销售额均超过190亿美元。罗氏因收购1976年成立的初代生物制药公司Genentech,近几年占据全球制药企业榜首位,且新上市产品奥瑞珠单抗、阿替利珠单抗等增长强劲。

      第四阶段的多特征融合药物(MOA)以2000年辉瑞抗体药物偶联物(ADC)Mylotarg上市为开端,掀起ADC、双特异性抗体、蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)等多特性药物开发热潮。

      目前,ADC、双特异性抗体药的销量冠军均属罗氏,即Kadcyla(恩美曲妥珠单抗)和Hemlibra(艾美赛珠单抗),2020年销量分别为18.9亿美元和24.3亿美元。

      PROTAC较ADC、双特异性抗体起步要晚许多,目前仅两款药物进入临床,但因其以靶向不可成药性靶点、克服耐药性、可口服等优势,成为化药开发新风口。辉瑞、诺华、罗氏、默沙东、GSK、礼来等全球制药巨头都纷纷与PROTAC开发企业进行合作开发。

      2001年,耶鲁大学Craig M.Crews教授团队和加州理工大学的Raymond J. Deshaies教授首次提出PROTAC概念,并报道了首个PROTAC分子——Protac-1,可靶向降解甲硫氨酰氨肽酶-2(MetAp-2)。

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       然而由于细胞通透性、化学稳定性以及成药性方面的问题,肽类PROTAC在药物开发方面阻力重重。

      2008年,Crews教授首次合成小分子PROTAC,成功将AR募集到鼠双微体2(mouse double minute 2,MDM2)上,并作为E3泛素连接酶触发其泛素化和蛋白酶体降解。

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      Crews教授随后创立Arvinas公司,专注于开发PROTAC药物。目前Arvinas在PROTAC药物开发方面已成为全球的执牛耳者,在研药靶向雄激素受体(AR)的ARV-110和靶向雌激素受体(ER)的ARV-471 是仅有的两个进入临床阶段PROTAC药物。

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      目前,公开报导PROTAC化合物覆盖的靶点已达到118个,其中雌激素受体(ER)、溴结构域蛋白(BRD4)和雄激素受体(AR)公开的PROTAC化合物数量最多,分别为169个、130个和106个。

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      PROTAC技术已成为新药研发的新策略,其未来治疗领域可能不会仅仅限制在肿瘤领域,Arvinas已在开发治疗神经系统疾病的潜在药物,如靶向Tau治疗阿尔兹海默症、靶向mHTT治疗亨廷顿病的PROTAC药物等。

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      未来几年将是PROTAC发展的关键时期,越来越多的PROTAC小分子将进入临床前和临床研究,进一步检验PROTAC的治疗效果,为疾病的治疗提供新方法。PROTAC成为继小分子抑制剂、单克隆抗体之后又一庞大医药新势力。当前或许是进军PROTAC药物领域最好的时间。

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