赛洛瑞STEMAX有洛赛克为什么这么贵效果?

前言PROTAC(proteolysis-targeting chimeras)是一种利用泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin-Proteasome System, UPS)对靶蛋白进行降解的药物开发技术。在结构上,PROTAC包括三个部分:一个E3泛素连接酶配体和一个靶蛋白配体,两个活性配体通过特殊设计的“Linker”结构连接在一起,最终形成了三联体的“PROTAC”的活性形式。在患者体内,PROTAC的靶蛋白配体和靶蛋白结合,E3泛素连接酶配体和细胞内的E3泛素连接酶的底物结合区结合,从而通过Linker把靶蛋白“拉近”到E3泛素连接酶旁边,实现UPS系统将靶蛋白降解。PROTAC药物的结构及药理学原理。Ub:泛素蛋白;POI:靶蛋白;E3 ligase:E3泛素连接酶;Proteasome:26S蛋白酶复合体。泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin-Proteasome System, UPS)泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin-Proteasome System, UPS)是人体自身的活性性系统,是细胞内蛋白质降解的主要途径,可以参与人体80%的蛋白降解过程。2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·西查诺瓦、阿弗拉姆·赫尔什科和美国科学家伊尔温·罗斯,以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。自左至右:阿龙·西查诺瓦(以色列)、阿弗拉姆·赫尔什科(以色列)和伊尔温·罗斯(美国)利用UPS系统降解蛋白主要包括三个步骤:首先,泛素分子(Ubiquitin,Ub)通过共价结合和E1(泛素激活酶)结合,紧接着通过ATP依赖的方式泛素分子被激活;随后,激活的泛素分子被传递给E2(泛素结合酶);第三,E3泛素连接酶利用共价结合将E2酶结合的泛素分子转移给底物蛋白,将底物蛋白标注,上述过程叫做蛋白的泛素化;最终,被泛素分子标记的底物蛋白被26S蛋白酶复合体识别并酶解。 UPS系统简图。泛素蛋白分子(Ub)是由76个氨基酸组成的球形蛋白,其结构中含有七个赖氨酸残基,可以用于和底物蛋白及其他泛素分子结合。E3泛素连接酶人类基因组可以编码632个泛素连接酶,这些泛素连接酶可以被分成:RING finger (Really Interesting New Gene)、HECT (Homologous to E6-APCarboxyl Terminus)、RBR (RING-Between-RING)和RCR (RINGCys-Relay) 共四个家族,其中RING家族是在人体内最广泛表达的泛素连接酶。目前在药物设计领域经常被用为PROTAC靶点的E3泛素连接酶包括VHL、CRBN和IAPs,这三种泛素连接酶都属于RING家族。在机制上,泛素连接酶的四个家族的生物学功能有所不同(见下图),HECT、RBR和RCR三个家族的成员具有至少一个有催化活性的半胱氨酸,可以和泛素C末端的氨基酸残基通过硫酯键结合。但是RING家族没有催化活性的半胱氨酸,因此需要借助E2酶的作用才能使泛素分子和底物蛋白结合。E3泛素连接酶的四个家族及催化底物蛋白泛素化的机制由于E3泛素连接酶总数多达600多个,但目前被用于PROTAC设计的只有上述几种,因此探索新的E3泛素连接酶靶点也是PROTAC研究领域的焦点课题之一。在选择新E3连接酶时考虑的要点可能包括以下几个方面:a、选择主要功能或者单一功能是诱导蛋白降解的E3连接酶,对设计的非蛋白相关的功能要引起重视。考虑到E3连接酶在细胞生物代谢过程中的作用,避免因过度激活带来较强的毒理反应的可能性;b、在开发时要充分考虑E3连接酶的组织和细胞层面的分布,要选择和靶蛋白同时表达的E3连接酶去设计PROTAC,从而高效的实现对靶蛋白的降解;c、在选择E3连接酶的时候还要考虑到E3连接酶在人体内的表达量、活性以及其活性结构域等方面。PROTAC结构中的LinkerLinker是连接PROTAC药物两个活性基团的重要结构,理论上不参与药效学的过程。随着对PROTAC技术研究的不断深入,研究者发现Linker结构本身的长度和分子层面结构对PROTAC药物的活性有着非常重要的影响作用。但是目前还没有Linker结构设计的通行的规则。Maple等人整理了已发表的Linker结构数据,并对结果进行了汇总整理,如下图:Maple 总结的Linker结构归类图PROTAC和传统小分子药物相比的优势在理论上,PROTAC药物比传统的小分子药物有着众多的优势,大致如下:a. PROTAC药物的设计可以不受限于Lipinski法则;b.传统小分子的药理作用靠的对靶点蛋白关键位点的占位(即occupancy-driven),未达到立项的药效,需要维持一定的体内药物浓度,且对小分子结合位点的要求较高。PROTAC药物的药理学机制是把靶蛋白降解,从而实现药效学作用,数据表明在药效过程中并不需要非常高的药物浓度即可实现,对结合位点的要求相对不高;c.人体内~50%的蛋白被发现跟人类疾病相关,其中只有~20%的蛋白能被传统小分子结合而PROTAC理论上可以和蛋白的任何地方相结合;d.PROTAC相抵于传统小分,耐药性的问题可以忽视。理论上PROTAC可以较好的兼容靶蛋白的突变;e.PROTAC更持久,抑制力度更强。鉴于PROTAC技术的上述优势,对PROTAC技术的研究越来越受到学术界和产业界的热捧,搜索Pubmed的研究文献,相关研究在近两年直线上升。PubMed中关于PROTAC技术相关的文献发表量在产品端,目前已有多家公司的多款产品进入临床。在资本市场,一众PROTAC技术相关的biotech公司也高歌猛进,获得高额资本的加持。相信在不久的将来,PROTAC技术将为患者带来受益的良药。文章首发公号:胖猫的生命医学札记,欢迎关注一起玩耍!参考文献:Benowitz A B, Jones K L, Harling J D. The therapeutic potential of PROTACs[J]. Expert Opinion on Therapeutic Patents, 2021.Chen Y, Jin J. The application of ubiquitin ligases in the PROTAC drug design[J]. Acta Biochimica et Biophysica Sinica, 2020, 52(7): 776-790.Ding Y, Fei Y, Lu B. Emerging new concepts of degrader technologies[J]. Trends in pharmacological sciences, 2020.Gao H, Sun X, Rao Y. PROTAC technology: opportunities and challenges[J]. ACS medicinal chemistry letters, 2020, 11(3): 237-240.Ishida T, Ciulli A. E3 Ligase Ligands for PROTACs: How They Were Found and How to Discover New Ones[J]. SLAS DISCOVERY: Advancing the Science of Drug Discovery, 2020: 2472555220965528.Konstantinidou M, Li J, Zhang B, et al. PROTACs–a game-changing technology[J]. Expert opinion on drug discovery, 2019, 14(12): 1255-1268.Li J, Liu J. PROTAC: A Novel Technology for Drug Development[J]. ChemistrySelect, 2020, 5(42): 13232-13247.Paiva S L, Crews C M. Targeted protein degradation: elements of PROTAC design[J]. Current opinion in chemical biology, 2019, 50: 111-119.Pei H, Peng Y, Zhao Q, et al. Small molecule PROTACs: an emerging technology for targeted therapy in drug discovery[J]. RSC advances, 2019, 9(30): 16967-16976.Rahimi N. The ubiquitin-proteasome system meets angiogenesis[J]. Molecular cancer therapeutics, 2012, 11(3): 538-548.Smith B E, Wang S L, Jaime-Figueroa S, et al. Differential PROTAC substrate specificity dictated by orientation of recruited E3 ligase[J]. Nature communications, 2019, 10(1): 1-13.Tai H C, Schuman E M. Ubiquitin, the proteasome and protein degradation in neuronal function and dysfunction[J]. Nature Reviews Neuroscience, 2008, 9(11): 826-838.Troup R I, Fallan C, Baud M G J. Current strategies for the design of PROTAC linkers: a critical review[J]. Exploration of Targeted Anti-Tumor Therapy, 2020, 1: 273-312.Zhou X, Dong R, Zhang J Y, et al. PROTAC: A promising technology for cancer treatment[J]. European journal of medicinal chemistry, 2020: 112539.Zou Y, Ma D, Wang Y. The PROTAC technology in drug development[J]. Cell biochemistry and function, 2019, 37(1): 21-30.

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