靶向蛋白降解疗法（Targeted Protein Degradation, TPD）是一种新兴的小分子制药技术，能够利用机体内天然存在的蛋白清理系统，靶向降解致病蛋白来攻克疾病。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潜力和优势，成为小分子药物突围的一个风口，愈发受业界关注与期待。
为了更深入地探讨TPD开发策略和发展前景，11月1日，银河集团186net主办，医药魔方协办的【银河集团186net医药观】推出PROTAC专题直播，银河集团186net首席创新官、银河集团186net创新中心负责人戴晗博士出任主持人，特邀四位行业专家：标新生物创始人兼首席执行官杨小宝博士，格博生物联合创始人兼资深副总裁付利强博士，分迪药业创始人兼董事长蔡鑫博士和领泰生物创始人兼首席执行官冯焱博士共同探讨PROTAC开发策略与发展趋势。下面整理了各位嘉宾的部分精彩观点，以饕读者。观看视频回放可点击「腾讯视频/bilibili」，了解更多精彩内容！
序幕已开
PROTAC突破“难成药或者不可成药”靶点
Q1：攻克不可成药靶点是大家对PROTAC技术的期待之一，PROTAC近两三年在难成药靶点或者不可成药靶点上的应用与突破点有哪些？
付博：大家谈到PROTAC在“难成药”或“不可成药”靶点的应用，可能包括了两层含义：一是抑制剂效果不够好的靶点，一是抑制剂不能作用的靶点。目前看来，PROTAC在第一种情况的应用比较多，相反对于全新的“不可成药”靶点，之前没有抑制剂靶向过的靶点，则比较少见。对一些已知靶点，PROTAC确实已展示了对于小分子抑制剂比较难成药的靶点具有很大的优势。比如，两家上市公司C4 Therapeutics和Foghorn Therapeutics分别开发的BRD9 PROTAC。BRD9靶点的抑制剂目前还没有进入临床，但是作为BRD9降解剂的CFT8634和FDH-609均进入了临床1期阶段。最近Astellas的Kras G12D PROTAC和Prelude Therapeutics的SMARCA2 PROTAC进入临床1期，很好体现了PROTAC的应用优势。
蔡博：PROTAC和分子胶作为靶向蛋白降解剂相比小分子化药具有一些特殊的性质。一是高选择性，这源于E3泛素连接酶的三维空间立体性，使得PROTAC靶向蛋白泛素化的选择性可以达到抗体选择性的水平。Arvinas公司就研究过PROTAC分子靶向降解CDK4和CKD6不同亚型的区别。这其中可以畅想的空间巨大，比如在医药领域之外，应用于农药上，我们可以设计只降解昆虫靶蛋白，而不降解哺乳动物蛋白的分子，可以解决我们的食物农残问题。二是无需高亲和力结合即可诱导泛素化和降解，一般抑制剂需要与靶蛋白具有较高的亲和力。配体与靶蛋白仅需在50-100uM的亲和力，即可诱导靶蛋白降解。同时，靶蛋白的泛素化及后续降解是一个快速的过程，不需要一直占据蛋白结合位点，从这个角度我们可以预见蛋白降解克服不可成药靶点的希望更大。
杨博：站在Biotech角度来讲，首先我们选择不可成药靶点，需要评判管线能否快速拿到，投资人是否愿意给到企业足够的时间用于难成药靶点的开发，所以我们的思路更倾向于选择传统的、可成药的靶点作为铺垫来研发分子胶，并选取目前传统的激酶抑制剂设计PROTAC。当然，Arvinas选择传统的ER和AR靶点来开发PROTAC，就是一种很好的体现，可以很好地解决耐药对应的问题。对于不可成药的靶点，我认为，成不成药在某种程度上是一个相对的观点，核心在于所选用的靶点是否以临床需要为导向，先看临床上哪些适应症本身的靶点是高表达的，再反过来从这些靶点中找取适应的“弹头”，不管它是不是可成药的配体还是常用的激酶，能解决实际需求的都可以布局。
冯博：我认为对于不可成药的靶点主要看是针对这些靶点是用哪一种开发方法，不同的靶点有不同的开发方法，比如一些胞外的大蛋白就很难用小分子来抑制，而小分子在胞内更具有优势。举个例子，人体内的一些致病蛋白，我们如果通过小分子抑制剂就可以将其完全抑制住，这就没必要再进行PTOTAC的研究。但如果某个蛋白具有多重功能且易于变异，这种情况下将其从体内清除出去，PROTAC就具有很大的优势。总而言之，选择靶点时从临床需求出发，针对不同的蛋白、不同的适应症、不同的临床需求，选择不同的方法。
戴博：新药研发是全球公认的“三高一长”——高投入、高风险、高回报、长周期。所以选择靶点时，如各位大咖所言，我们不能唯创新而创新，要从解决实际的临床需求出发。PROTAC除了大家所熟知的其特有的催化效应产生的高活性、降低难成药靶点壁垒外，还可能潜在的提高选择性。PROTAC从结合到降解靶点其实是一个相对复杂的过程，能够改变潜在的降解选择性，从而将一些传统的高难度的选择性变为可能。
TPD赛道另一个新秀——分子胶
Q2：分子胶相比于PTOTAC分子而言比较难设计，它是可以诱导E3泛素连接酶底物受体与靶蛋白之间发生相互作用。分子胶作为PROTAC的一种延伸、或者并行的分子形式，企业该如何制定战略以及如何进行靶点、分子的筛选？
杨博：众所周知，分子胶钓取和降解底物蛋白的预测有一定难度，简单给大家分享一些自己的经验。比如开发基于CRBN的分子胶，如上市的度胺类药物和CRBN蛋白的共晶已经被科学家解析，科学家们发现度胺类药物有一个共同的药效团戊二酰亚胺，可以很好的结合在其特定的口袋。我们保留了其药效团骨架，设计了十几种不同骨架结构，每一种骨架类型又设计合成了对应的上百种化合物或者化合物库的延伸，现在总体的基于CRBN分子胶库大概包含了1000多个化合物库，然后我们对其分子胶库采用表型优先的策略进行表型筛选，同时进一步通过计算机虚拟筛选找出哪些化合物能够与对应的结合口袋完美结合，并优化结合力的算法进行化合物库全扫描，通过这种反复验证的过程进行候选化合物发现，进而发现某一类骨架对某一个适应症具有良好的细胞活性后，反过来再采用蛋白质组学研究发现钓取靶点。简言之，不同的骨架类型可以钓取不同的底物蛋白。
付博：就格博生物而言，我们定位格博生物是一家专注于研发First-in-class靶向蛋白降解新药的Biotech。我们的策略是以临床未满足的需求为出发点，研究疾病相关的生物学通路中哪些靶点蛋白适合被降解，蛋白降解后会起到很好的临床疗效。与抑制剂略微不同，如果选错了靶点，虽然药效还不错，但降解导致的On-target毒性可能会更大，更不可控，治疗指数（TI）会非常狭小。在我们团队极其擅长的分子胶领域，我们通过专有的多维度蛋白降解筛选平台，筛选出并储备了很多可以降解的靶点，从中挑选出生物学机理清晰和有一定文献报道的靶点进行验证。确定合适的靶点后，药物化学家会进一步开展后续的分子优化工作，直至找到高质量的PCC分子。分子胶因其分子量小，理化性质较优，良好的口服生物利用度相对较易达到，更多的挑战是如何优化分子的降解选择性。在格博生物，我们结合蛋白组学与结构生物学，并利用机器学习与降解单元预测等理性设计工具，极大提高了分子胶药物的优化效率。
不断探索：破解成药性难题
Q3：PROTAC技术拥有广阔的前景，但在成药性方面极具挑战。PROTAC相当于双靶点药物，分子量相对一般的小分子药物大些，这影响了分子的水溶性及透膜性，目前常用的方式是经腹膜内，皮下或静脉内注射方式给药。对于PROTAC技术，如何突破口服方式给药这一瓶颈，从而拓宽这一领域的应用？
蔡博：很多人纠结自己做的到底是PROTAC还是分子胶。个人认为这并没有必要，因为最终它们都会走到同一条路上，成为既可以降解靶蛋白，又具有成药性的药物分子。通常人们认为分子量较小的PROTAC就是分子胶，但实际上天然产物、环肽等也属于分子胶。Alessio Ciulli课题组把PROTAC中间Linker做成类似于天然产物的环状，提高了PROTAC的成药性。所以不用在意分子胶和PROTAC的定义，临床效果好才是大家需要重点考虑的。
冯博：分子胶的分子量较小，比较容易吸收。而PROTAC与分子胶的最大的区别在于有没有Linker以及linker的大小和长短，也就是分子量的大小。PROTAC由靶蛋白配体、Linker和E3连接酶配体组成，分子量达到800-1200左右，很多由于降解活性的原因直接失败了，但是如果要将PROTAC做成药的话，还需要考察它的很多理化性质和成药性，所以如何改善成药性也是业界同仁面临的一大难题，而提高PTOTAC的成药性离不开提高透膜性这一点，所以药物化学家应该考虑将PROTAC做成纺锤样还是真正的小分子样。我认为可以多利用常用体外渗透研究模型例如Caco2来帮助设计分子从而提高渗透性。
未来已至：如何引领新一轮新药研发浪潮？
Q4：目前TPD在过去几年中取得了非常大的进展和多元化的延伸，包括溶酶体系、自噬体系、针对细胞外和细胞表面蛋白的降解等，这其中也有一些不属于传统PROTAC所力所能及的体系。那么，各位怎么看待PROTAC技术的未来发展趋势？
付博：我们的创始人卢刚博士和创始团队都认为靶向蛋白降解是未来20年最好的一个黄金赛道。但作为一个新兴的技术，TPD目前仍处于起步阶段。问题中提到的胞内降解、胞外降解等，每个技术都有自身的特点，不管是分子胶、PROTAC、ATTEC还是LYTAC都有各自的应用场景图。那场景由什么决定呢？我认为，应该由疾病和靶点决定，后面这几个技术虽然比PROTAC起步晚，但未来一定会在某些领域发挥作用。就PROTAC的前景，我认为在于发现和验证一些传统抑制剂“不可成药”的好靶点，通过HTS、DEL和虚拟筛选等方法，找到结合POI的纯binder，匹配最为适合的E3连接酶，优化出适合口服或IV给药的PROTAC。如果选择的E3连接酶能在特定疾病组织和细胞中高表达，在非病灶部位低表达或不表达，将会有助于发现更安全和有效的PROTAC新药。最后，E3连接酶有600多种，目前仅有不到10种应用到PROTAC的研究中，未来想象空间巨大，可以创造出无限可能。
蔡博：在靶向蛋白降解领域，观察CRBN与配体的复合物结构，可以发现除了结合靶蛋白外，CRBN还可以结合RNA或者DNA，由此推测，泛素蛋白体系可能不仅仅用于蛋白的泛素标记，还可能用于DNA的糖基化或其它修饰，如磷酸化等。靶向蛋白降解机制其实是一种功能性的处理，甲基化、磷酸化等也一样。分子胶并非一个完全创新的概念，其实在我们已有的药物中就已经存在。2013年之前，大家都是以抑制剂的方式去开发药物，但我们对药物作用机制的理解还有很多不足，就像Science文章说的，其实我们对于药物作用机制的理解和阐明是有误的，现在所谓的药物作用机制只是研究者寻找到的解释药物作用机制中的一种可能，未必是其主要作用机制，如来那度胺类药物。所以，TPD类药物是让我们从另外一个角度看待药物，比起ADC类的微调技术，换个角度看药物将可能创造更多新药开发的空间与价值，这是新药开发具有划时代意义的一步。
冯博：我经常说的一句话就是“TPD赛道未来已来，前途无量”。根据前面蔡博提到的，目前我们还没有充分认识到靶向蛋白降解药物的作用机制，但当我们认识到这些机制并将这些机制应用到药物开发时，它将成为一个强大的工具。就PROTAC和分子胶来说，本质上属于一类，都是在胞内利用UPS系统降解蛋白。但这存在天然的短板，这意味着它只能针对胞内蛋白发挥作用，而胞外蛋白以及膜蛋白比如GPCR、引发新冠SARS-CoV-2的 SPIKE蛋白受体ACE2，如何以它们为靶点开发药物面临着很大的挑战。所以不论是PROTAC、分子胶还是其他的TAC，大家如果能够充分发挥每一种TAC的优势，选择每一种TAC所能针对的靶点，并且依据临床需求找出所对应的靶点，就有望在未来迎来一个强有力的爆发点。
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