图 1. BRD4/BET 的角色迁移：从传统 inhibitor 靶点到 proximity 功能靶头。过去十多年，BRD4 经历了一条很有代表性的曲线。它曾经是表观遗传药物研发里最受关注的靶点之一。JQ1 的出现，让人们第一次直观看到：一个小分子可以干预 BET bromodomain 与乙酰化染色质之间的相互作用，从而影响 MYC、超级增强子和肿瘤转录程序。随后，BET inhibitor 迅速进入肿瘤、炎症、纤维化等多个疾病方向。但从临床转化结果看，BRD4/BET inhibitor 并没有顺利变成一个像 EGFR、BTK、ALK 或 CDK4/6 那样清晰的成熟药物靶点。原因并不神秘：BRD4 太靠近核心转录机器，pan-BET 抑制容易带来治疗窗压力；细胞水平漂亮的 MYC、HEXIM1、TXNIP 等读数，也不必然转化成患者身上足够干净、足够持久的疗效。有意思的是，BRD4 并没有因此退场。相反，在 induced proximity 和双功能分子时代，它以另一种方式重新变热。不同课题组和公司给这些分子起了很多名字：RIPTAC、TCIP、TRAP、DD-CIP、Syn-TEF、SynGR、molecular glue、direct degrader、intramolecular bivalent glue、DAC、ADC、ATTEC。机制语言各不相同，但背后反复出现同一个化学模块： BRD4/BET，或者更具体地说，JQ1-like 的 BET 配体。这提示了一个重要变化：BRD4 的价值正在从“直接抑制的终点靶点”，转向“可以被招募、定位、降解、递送和重编程的功能靶头”。 BRD4 是什么：一个读乙酰化染色质的转录节点图 2. BRD4 是连接乙酰化染色质、转录延伸和肿瘤转录程序的 reader protein。 BRD4 属于 BET family，与 BRD2、BRD3、BRDT 一起，通过 bromodomain 识别乙酰化赖氨酸。简单说，BRD4 是一个读取染色质乙酰化状态的 reader protein。在肿瘤药物研发中，BRD4 最重要的生物学标签有三个。第一是转录延伸。BRD4 可以连接 P-TEFb 等转录调控机器，促进 RNA polymerase II 从暂停状态进入有效延伸。因此，BRD4 不是一个普通结合蛋白，而是连接染色质状态和转录输出的关键节点。第二是超级增强子和 MYC 。很多癌细胞依赖异常转录程序维持增殖和存活，MYC、BCL2、细胞周期和谱系依赖基因往往与超级增强子网络相连。BRD4 在这些区域富集，使它天然具有“打断癌细胞转录依赖性”的吸引力。第三是 NUT carcinoma 和 BRD4-NUT fusion 。BRD4-NUT 让 BRD4 不只是一个泛表观遗传因子，而是与具体肿瘤驱动事件直接相连。这也是早期 BET inhibitor 在肿瘤领域受到重视的重要背景。也正因为这些背景，JQ1 这类 BET ligand 很快成为化学生物学中的经典工具分子。它细胞活性好，结构清楚，可连接位点成熟，适合接 linker、接 warhead、接 DNA binder、接抗体 payload，也适合做三元复合物和降解机制验证。JQ1 本身不是一个临床药物，但它给整个领域提供了一个非常好用的化学手柄。为什么 BRD4 inhibitor 没有顺利成药图 3. 传统 BRD4/BET inhibitor 的核心挑战是强药理与治疗窗之间的矛盾。 BRD4 的靶点逻辑很诱人：癌细胞依赖异常转录，BRD4 又位于转录机器上游，那么阻断 BRD4 是否就能关掉癌细胞？这个想法推动了大量 BET inhibitor 的临床和临床前探索。但 BRD4/BET inhibitor 的临床转化一直受到几个问题限制。第一，BRD4/BET 是全局转录调控节点。抑制它很容易影响癌细胞，也很容易影响正常细胞。BET family 参与的生物学不是单一通路，而是广泛的转录、炎症和细胞状态网络。强力 pan-BET 抑制天然有治疗窗压力。第二，BRD4-only 很难，pan-BET 很常见。许多工具分子和早期药物本质上是 BET family ligand，不只结合 BRD4，也会结合 BRD2、BRD3 或 BRDT。论文标题里常突出 BRD4，是因为 BRD4 最容易解释 MYC、超级增强子和 NUT carcinoma，但化学选择性并不总是 BRD4-selective。第三，细胞读数漂亮，不等于临床窗口漂亮。 MYC 下调、HEXIM1 上调、肿瘤细胞增殖抑制，这些读数在细胞实验中很清楚。但临床需要的是可持续给药、明确获益人群、可接受毒性和可解释的耐药机制。传统 BET inhibitor 最大的挑战，不是没有药效，而是如何把强转录药理约束在合适的患者和组织里。所以，BRD4 不是不重要。恰恰相反，它太重要，太靠近核心转录机器，直接全身抑制反而容易粗糙。转折：从“直接抑制 BRD4”到“借用 BRD4 的功能” 图 4. proximity 分子把问题从“抑制 BRD4”改写为“利用 BRD4 安排新的相遇”。 proximity 分子给 BRD4 打开了另一种使用方式。传统 inhibitor 问的是：能不能占住 BRD4 的 bromodomain，让它不要工作？ proximity 分子问的是另一件事：能不能利用 BRD4 的位置、功能、结构界面和成熟配体，把它拉到另一个对象旁边，制造一个原本不存在的细胞事件？如果直接抑制 BRD4，BRD4 是终点靶点，药效来自 BRD4 loss-of-function。如果把 BRD4 做成 proximity handle，它可以有多种角色： BRD4 可以是被招募的转录效应端，可以是被降解的底物，可以是染色质定位模块，可以是 ADC/DAC payload 的药效核心，也可以是验证新 E3、新 glue、新三元复合物设计的标准底物。这就是为什么同一个 BRD4/BET/JQ1 体系会同时出现在 RIPTAC、TCIP、Syn-TEF、DCAF16 glue、IBG、DCAF11 degrader 和抗体递送 payload 里。趋势一：RIPTAC 和 TCIP，把 BRD4 变成可重写的转录效应端图 5. RIPTAC/TCIP 代表了 BRD4 作为被招募转录效应端的设计逻辑。最强的产业信号来自 Halda/J&J。 Halda 的 HLD-0915 是 AR-BRD4 RIPTAC，用 androgen receptor 作为肿瘤选择性蛋白，把 BRD4 作为 essential effector protein。公开材料中，HLD-0915 被描述为口服、first-in-class RIPTAC 分子，通过同时结合 AR 和 BRD4，形成 AR:compound:BRD4 三元复合物，在 AR 阳性前列腺癌细胞中造成 BRD4 loss-of-function。截至 2026 年 6 月，Halda 官网仍将 HLD-0915 列为 mCRPC 的 Phase 1/2 项目。2025 年 10 月，Halda 公布 first-in-human 结果，报道 HLD-0915 在重度经治 mCRPC 患者中出现 PSA、ctDNA 和 RECIST 相关的早期抗肿瘤信号。2025 年 12 月，J&J 宣布完成对 Halda 的收购，并把 HLD-0915 及 RIPTAC 平台纳入肿瘤管线。这里最重要的不是某个单一临床数字，而是机制姿态的变化：BRD4 不再只是全身 BET inhibitor 的靶点，而是被放进 AR 阳性肿瘤细胞里，作为“hold and kill”三元复合物的一端。同一逻辑也延伸到 ER-BRD4。HLD-0117 已经出现在 ER+ metastatic breast cancer 的 Phase 1 临床登记中，试验状态显示为 recruiting。需要特别注意的是，HLD-0915 和 HLD-0117 的官方临床结构都未公开；Halda 专利中的 AR-BRD4 或 ER-BRD4 examples 可以作为相关化学空间和结构证据，但不能直接等同于临床分子。学术端最具代表性的，是 Gray、Crabtree、Stanford 等团队的 TCIP1。TCIP1 把 BCL6 binder 和 JQ1-like BET ligand 连起来，将 BRD4/BET 转录激活功能重定向到 BCL6 结合的细胞死亡基因启动子，从而把一个癌症驱动的转录抑制因子改写成促凋亡开关。这类分子把“癌症驱动因子”从促癌模块改造成促死模块，是 proximity 逻辑非常漂亮的一面。再往后， DD-CIP 把 PARP1/2 和 BRD4 拉近，TRAP-1 和 tPRIME 把 p53Y220C 与 BRD4/BET 相连。这些分子不一定都是降解剂，它们更像是在用小分子制造新的转录语法：把一个疾病相关蛋白、突变蛋白或 DNA damage 节点，与 BRD4 的染色质功能放进同一个局部空间。趋势二：JQ1/BET ligand 成为染色质定位模块图 6. JQ1/BET ligand 可以从全细胞 inhibitor 变成 locus-directed transcription module。 BRD4 的另一类重要用法，是作为基因位点调控工具。 Syn-TEF 和 SynGR 系列把 JQ1 或 domain-selective BET ligand 接到 pyrrole-imidazole polyamide 上，后者识别特定 DNA 序列，尤其是 FXN GAA repeat 这类难处理的沉默染色质区域。它们的核心逻辑不是“全细胞抑制 BRD4”，而是在特定位点招募 BRD4/BET 相关转录机器，重新打开局部转录。 Chem-CRISPR 则把 JQ1-PFB 和 dCas9FCPF/sgRNA 系统结合，使 BRD4/BET 药理学被 sgRNA 指向特定基因组位置。这里 JQ1 不再是一个自由扩散的 BET inhibitor，而是变成化学可控的 epigenome editing 配件。这条线对药物化学很有启发：一个靶头不一定只服务于“抑制这个蛋白”。当配体足够成熟，它可以被重新定义成定位模块、转录模块、核输入模块，甚至是局部浓度调控模块。趋势三：BRD4 是 molecular glue 和 direct degrader 的标准验证底物图 7. BRD4 常被用于 DCAF16、DCAF11、IBG 等新降解机制验证。如果说 RIPTAC/TCIP 是把 BRD4 当作功能效应端，那么 DCAF16、DCAF11 和 IBG 这几条线，则把 BRD4 当作验证新 degradation 机制的代表性底物。 DCAF16-BRD4 是最典型的一组。Scripps/Cravatt、Genentech、Gray/Fischer/Ebert、Nomura 等团队都围绕 JQ1/JQ1-like BRD4 ligand 与 DCAF16 covalent handle 或 glue interface 做过系统工作。GNE-0011、KB02-JQ1、GNE11、TMX1、MMH 系列、DCAF16 covalent degradative handles，本质上都在说明一件事：BRD4/BET bromodomain 是测试新 E3 recruitment 逻辑的理想靶点之一。 Plexium 的 PLX-3618 和 PLX-4104 则把方向推向 DCAF11-dependent direct degrader。这里的重点不只是降解 BRD4，而是展示：即使没有传统高亲和力 E3 ligand，也可以通过诱导 PPI 和复合物稳定来实现 BRD4 degradation。 IBG 更有代表性。2024 年 Nature 的 intramolecular bivalent glue 工作显示，某些 BET degrader 并不是传统意义上“一端打 BRD4、一端打 E3”的 PROTAC，而是通过同时接触 BRD4/BET 的相邻结构域，在目标蛋白内部制造构象变化，再让 BRD4 与 DCAF11 或 DCAF16 形成可被利用的复合物。这个概念很有启发性，因为它把双功能分子的设计从“连接两个蛋白”推进到“重塑一个蛋白表面”。为什么这些新机制常常拿 BRD4 练手？因为 BRD4 有成熟配体、有结构、有细胞读数、有降解 readout，还有明确的下游 PD marker。对一个新 E3、新 covalent handle、新 glue 策略来说，BRD4 是最容易把机制讲清楚的底物之一。趋势四：BRD4/BET degrader payload 被装进 ADC、DAC 和递送系统图 8. 当全身 BET modulation 治疗窗困难，抗体、ASO 或纳米抗体递送提供空间约束。另一个越来越明显的方向，是把 BRD4/BET degrader 或 glue payload 交给递送系统。 Eisai 的 84-EBET 是很好的例子。研究团队选择 CEACAM6/CD66c 作为 ADC 靶点，把 BET protein degrader EBET 作为 payload，形成 CEACAM6-targeted ADC，在胰腺癌模型中看到肿瘤抑制。文章里一个关键判断是：BET 药理本身很强，但全身 BET modulation 治疗窗困难，因此通过抗体把 BET degrader payload 送到目标肿瘤及微环境，可能是更合理的打开方式。 Genentech 早期也做过 anti-CLL1、STEAP1 相关的 degrader-antibody conjugate，把 BRD4 degrader payload 递送到特定抗原阳性细胞。Tate/Maneiro、Fortitude/Baylor 则在 HER2/trastuzumab 递送 BRD4 PROTAC 或 bromoseradeg/BsD payload 方向上给出概念验证。Orum 的专利平台、ROR1-targeting antibody-PROTAC、MINDS multispecific nanobody delivery、ASO nuclear import 等，也都指向同一个趋势：BRD4/BET 药理很强，但最好不要让它在全身自由发挥，递送和空间限制可能是关键。这其实也是 BRD4 从 inhibitor 时代走向 proximity 时代的核心变化。过去的问题是“怎么把 BRD4 抑制得足够强”；现在的问题变成“在哪里、什么时候、以什么复合物形式使用 BRD4 药理”。为什么偏偏是 BRD4 图 9. BRD4 反复出现，是因为它同时具备好配体、好结构、好读数和强表型。 BRD4 的反复出现不是偶然。它同时满足几个对双功能分子非常关键的条件。第一，它有好配体。 JQ1 和一系列 BET ligand 已经被化学生物学反复打磨。对双功能分子来说，能不能连 linker、连 warhead、连抗体 payload、连 DNA binder，是非常现实的问题。BRD4/BET 这边的化学基础足够成熟。第二，它有好结构。 BRD4 bromodomain 结构清楚，BD1/BD2 可以区分，也能支持结构生物学、三元复合物设计和 SAR 讨论。新机制如果需要讲清楚“为什么形成这个复合物”，BRD4 是一个很友好的对象。第三，它有好读数。 cMYC、HEXIM1、TXNIP、BRD4 degradation、BRD4-BD1/BD2 reporter、NanoBRET、ChIP-seq、转录组，这些读数让机制验证成本下降。对新 modality 来说，有读数就有叙事。第四，它有足够强的生物学后果。 BRD4 不是无关紧要的 passenger。只要在正确细胞、正确位置、正确时间扰动它，往往能看到明显表型。这让它特别适合作为 proof-of-concept 靶点。第五，它处在“危险但有用”的中间地带。直接全身抑制可能治疗窗困难，但局部招募、条件性失活、定向降解、抗体递送、基因位点定位，恰好都是为了解决“强药理如何被约束”的问题。BRD4 的传统成药困难，反而为 proximity 设计提供了展示空间。一个判断：BRD4 不是失败靶点，而是被重新分工了图 10. BRD4 不是简单退潮，而是在 proximity 时代被重新分工。如果只从传统 inhibitor 的角度看，BRD4 的故事容易被写成“热门靶点遇冷”。但从近几年的 proximity 文献、专利和公司项目看，这个判断太简单。 BRD4 的药理价值没有消失，只是角色变了。它不再只是“我要抑制的靶点”，而是一个可以被工程化利用的功能模块。Halda/J&J 用它做 RIPTAC essential effector；Gray/Stanford 用它做 transcriptional CIP 的效应端；Ansari/Wisconsin 用它做 locus-directed gene activation 模块；Genentech、Scripps、Nomura、Plexium、Ciulli/Winter 等用它做 glue 和 degrader 的标准底物；Eisai、Genentech、Fortitude/Baylor 等尝试把 BRD4/BET degrader payload 装进递送系统。这些方向并不完全相同，但它们共享一个底层判断： BRD4/BET 不是一个普通靶点，而是一个可编程的转录功能接口。对药物化学来说，这个趋势很重要。未来一个靶点的价值，可能不只取决于它能不能被单独抑制，还取决于它能不能被拉到别处、能不能成为复合物界面、能不能提供可测 readout、能不能被递送系统限制在特定细胞中。 BRD4 之所以从“难成药”重新变热，正是因为 proximity pharmacology 改变了使用靶点的方式。结语图 11. BRD4 未来可能成为长期复用的化学生物学接口。 BRD4 的下一阶段，可能不会只属于 BET inhibitor。它更可能成为一个长期被复用的化学生物学接口：一端是成熟 BET ligand，一端可以接 AR、ER、BCL6、p53Y220C、PARP、polyamide、dCas9、DCAF16、DCAF11、FBXO、抗体、ASO 或纳米抗体。不同搭配制造不同事件，有的是转录激活，有的是失活，有的是降解，有的是定位，有的是递送。这也是 induced proximity 最迷人的地方：药物不再只是占住一个口袋，而是在细胞里重新安排两个分子的相遇。 BRD4 恰好站在这个变化的中心。它曾经让人看到直接靶向转录机器的诱惑，也让人看到了治疗窗的现实；如今，它又在 proximity 时代变成一个不断被借用、改造和重新解释的功能靶头。从这个意义上说，BRD4 不是退潮了，而是换了一种方式继续上场。图 12. 参考来源集中列在文末，便于回溯公开资料。 Halda pipeline：HLD-0915 为 mCRPC Phase 1/2 项目，HR+ metastatic breast cancer RIPTAC 为临床前/临床注册相关项目。https://haldatx.com/our-pipeline/ Halda ASCO 2025 HLD-0915 poster：HLD-0915 为 AR-BRD4 RIPTAC，NCT06800313。https://haldatx.com/wp-content/uploads/2025/06/KKB-ASCO-TIP-HLD-0915-June2025_FinalMay13.pdf Halda 2025 first-in-human results：HLD-0915 初步临床结果和 AR-BRD4 机制描述。https://haldatx.com/halda-therapeutics-announces-first-in-human-results-for-hld-0915-an-oral-riptac-therapeutic-demonstrating-encouraging-safety-and-anti-tumor-activity-in-metastatic-castration-resistance-prost/ J&J / Halda acquisition announcement：J&J 于 2025 年 12 月宣布完成 Halda 收购。https://haldatx.com/johnson-johnson-completes-acquisition-of-halda-therapeutics-and-its-novel-platform-to-revolutionize-cancer-treatment-and-enable-next-generation-oral-therapies/ HLD-0915 clinical trial registry mirror, NCT06800313。https://ichgcp.net/clinical-trials-registry/NCT06800313 HLD-0117 clinical trial registry mirror, NCT07524855。https://ichgcp.net/clinical-trials-registry/NCT07524855 TCIP1 / BCL6-BRD4：Gourisankar et al., Nature 2023, “Rewiring cancer drivers to activate apoptosis”. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06348-2 Intramolecular bivalent glues：Hsia et al., Nature 2024, “Targeted protein degradation via intramolecular bivalent glues”. https://www.nature.com/articles/s41586-024-07089-6 Eisai 84-EBET：Nakazawa et al., Nature Communications 2024, “Delivery of a BET protein degrader via a CEACAM6-targeted antibody-drug conjugate inhibits tumour growth in pancreatic cancer models”. https://www.nature.com/articles/s41467-024-46167-1 其他代表性文献 DOI：DD-CIP PARP1/2-BRD4, JACS 2026, DOI: 10.1021/jacs.5c17396；TRAP-1 p53Y220C-BRD4, Nature Communications 2026, DOI: 10.1038/s41467-026-72165-6；Syn-TEF, Science 2017, DOI: 10.1126/science.aan6414；Chem-CRISPR, NAR 2024, DOI: 10.1093/nar/gkae798；GNE-0011/DCAF16, ACS Chemical Biology 2023, DOI: 10.1021/acschembio.2c00747；PLX-3618, Molecular Cancer Therapeutics 2024, DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-24-0219；PLX-4104, ACS Medicinal Chemistry Letters 2026, DOI: 10.1021/acsmedchemlett.6c00022。

2025-05-31

·小药说药

Nature Reviews Cancer (IF 72.5) | 癌症治疗中的靶向蛋白质降解技术！

靶向蛋白质降解（TPD）旨在重新编程泛素-蛋白酶体系统的目标特异性，以诱导治疗性蛋白的选择性泛素化和降解。自20多年前提出以来，TPD主要由于双功能蛋白降解嵌合体（PROTACs）的设计改进和对分子胶降解剂潜在机制的理解而受到广泛关注。如今，PROTACs正处于首次临床批准的边缘，而对结构和机制的理解再结合新的技术，有望解锁蛋白质降解剂的设计。与此同时，随着新降解模式的发现，TPD领域正以创纪录的速度扩张，超越了分子胶降解剂和PROTACs。近期，Nature Reviews Cancer期刊上公布了一篇名为“Targeted protein degradation for cancer therapy”的综述性文章，在文章里，作者总结了该领域的最新进展，重点关注了新发现的降解模式、癌症治疗中临床降解候选药物的现状以及即将到来的设计方法。文章标题内容要点泛素-蛋白酶体系统介导的蛋白质降解通过细胞内机制和外部刺激在多个层面受到高度调控。药物干预通过重新编程E3泛素连接酶和蛋白酶体来增强、减少或改变选定蛋白的降解，从而利用并模仿这些机制。PROTACs使用专门的配体分别结合目标蛋白和E3连接酶，以诱导它们的接近、泛素转移和有效的蛋白降解。分子胶降解剂增强E3连接酶和目标蛋白之间预先存在的表面互补性，以诱导稳定的三元复合物的形成、泛素化和降解。新的降解策略，如分子内双价胶或模板辅助的共价降解尾，扩展了靶向蛋白降解的应用范围，并模糊了既定模式之间的界限。靶向蛋白降解的成功为其他基于接近诱导的模式铺平了道路，例如蛋白重定位或转录和表观遗传重编程。UPS系统UPS系统机制示意图泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System,UPS）：是细胞内主要的蛋白质降解途径，负责细胞内80-90%的蛋白质降解。它不仅参与旧的、受损的或错误折叠的蛋白质的清除，还在细胞周期调控、信号转导、基因表达、应激响应等多种细胞过程中发挥关键作用。核心组成：UPS系统的核心组成部分包括泛素（Ubiquitin）、E1泛素激活酶、E2泛素结合酶和E3泛素连接酶，以及蛋白酶体（Proteasome）。泛素化过程：泛素化是一个三步级联反应，涉及（1）激活：泛素被E1泛素激活酶激活。（2）结合：激活后的泛素转移到E2泛素结合酶。（3）连接：E2酶将泛素共价连接到目标蛋白上，这一过程由E3泛素连接酶催化。蛋白质降解：被泛素化的蛋白质被蛋白酶体识别并降解。蛋白酶体由多个亚基组成，形成一个封闭的桶形结构，内部是蛋白水解室。只有被泛素标记的蛋白质才能进入蛋白酶体的水解室进行降解。降解后的短肽被释放到细胞质中，进一步被细胞内的其他酶分解为氨基酸，用于蛋白质的合成。调控机制：UPS系统具有高度的选择性和调控性。E3泛素连接酶的特异性决定了目标蛋白的选择。细胞内有超过600种不同的E3连接酶，每种都能识别特定的目标蛋白。此外，UPS系统还通过多种翻译后修饰（PTMs）和调节蛋白进行调控，确保蛋白质降解的精确性和高效性。生理和病理意义：UPS系统在维持细胞稳态、调控细胞周期、应激响应等方面发挥重要作用。例如，缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）在有氧条件下被E3连接酶VHL泛素化并降解，而在缺氧条件下，HIF-1α积累并启动转录反应。在病理状态下，UPS系统的失调与多种疾病相关，如癌症、神经退行性疾病和自身免疫性疾病。因此，UPS系统已成为药物研发的重要靶点，例如蛋白酶体抑制剂硼替佐米和卡非佐米已被用于治疗多发性骨髓瘤。总之，UPS系统是一个复杂而精细的蛋白质降解机制，对细胞的正常功能和疾病的发生发展具有深远影响。PROTAC和分子胶PROTACs和分子胶降解剂实现的靶向蛋白质降解PROTACs和MGDs（分子胶降解剂）是TPD领域的两种主要技术，它们通过诱导目标蛋白的降解来实现治疗效果。PROTACs：是一种异双功能化合物，由两个独立的配体通过化学连接子连接而成。其中一个配体结合目标蛋白，另一个配体结合 E3 泛素连接酶。通过这种设计，PROTACs 能够将目标蛋白和 E3 连接酶拉近，形成一个三元复合体，从而促进目标蛋白的泛素化和随后的蛋白酶体降解。PROTACs 的设计通常遵循“即插即用”策略，利用已有的目标蛋白和 E3 连接酶配体。其目标范围广泛，目前针对多种重要癌蛋白（如雌激素受体、表皮生长因子受体等）的降解剂正在临床开发中。由于某些目标蛋白更容易通过特定的 E3 连接酶降解，因此寻找高亲和力配体以扩展可用的 E3 连接酶种类成为研究重点。MGDs：是一种单价化合物，通过增强目标蛋白和 E3 连接酶之间的相互作用来促进目标蛋白的降解。与 PROTACs 不同，MGDs 通常不直接结合目标蛋白或 E3 连接酶，而是通过结合目标蛋白的相互作用子或改变目标蛋白的构象来增强其与 E3 连接酶的结合亲和力。这种机制类似于“分子胶”，能够增强两个蛋白之间预先存在的表面互补性和内在结合亲和力。MGDs 的作用机制较为复杂，大多数已知的 MGDs 是免疫调节亚胺类药物（IMiDs）的衍生物，如沙利度胺、来那度胺和泊马度胺。这些化合物能够诱导多种目标蛋白的降解，包括 C2H2 锌指蛋白和非锌指蛋白。MGDs 的合理设计较为困难，目前大多数 MGDs 是通过大规模筛选偶然发现的。总之，PROTACs 和 MGDs 都是通过诱导目标蛋白的泛素化和降解来实现治疗效果，但它们的作用机制和设计策略有所不同。PROTACs 通过直接将目标蛋白和 E3 连接酶拉近来促进降解，而 MGDs 则通过增强两个蛋白之间的相互作用来实现降解。这两种技术在癌症治疗中具有巨大的潜力，目前都在积极的临床开发中。新型降解剂新型降解剂模式间接降解剂：通过将目标蛋白的相互作用子与E3连接酶结合，而不是直接将目标蛋白与E3连接酶结合。例如，CR8通过将CDK12招募到Cullin RING E3连接酶适配器DDB1上，使细胞周期蛋白K（Cyclin K）处于适合泛素化的位置，从而促进其降解。这种间接机制为降解那些难以直接靶向的蛋白提供了新的思路。内部分子双价胶（IBGs）：IBGs通过桥接目标蛋白的两个结构域，将它们排列成一种增强与E3连接酶相互作用的构象。例如，IBG1通过结合BRD4的两个溴结构域（BDs），增强了BRD4与DCAF16之间的相互作用，从而促进BRD4的降解。这种设计不仅提高了降解效率，还展示了通过调节蛋白构象来增强降解潜力的新方法。降解尾（Degradation Tails）：通过在非降解配体上添加特定的化学基团，将其转化为高效的降解剂。例如，GNE-0011通过添加一个温和的电philic丙炔胺尾部，能够诱导BRD2和BRD4的降解。这种策略为设计新型降解剂提供了灵活的化学修饰方法，有望应用于多种目标蛋白。核激素受体降解剂（SERDs）：通过置换雌激素受体（ER）的第12螺旋，破坏ER辅激活因子的募集，从而诱导ER的降解。例如，氟维司群（Fulvestrant）通过RNF111触发ER的降解，而其他具有丙烯酸侧链的SERDs则通过UBR5增强ER的内源性周转。这些SERDs为治疗雌激素受体阳性乳腺癌提供了新的选择。SUMO依赖性降解：一些化合物通过诱导目标蛋白的SUMO化，使其被SUMO靶向泛素E3连接酶（STUbLs）识别并降解。例如，WRN抑制剂HRO671通过诱导WRN解旋酶结构域D2相对于D1的180°旋转，将其锁定在一种紧凑的、不活跃的构象中，从而被SUMO E3连接酶PIAS4和STUbL RNF4识别并降解。这种机制为降解那些难以通过传统方法靶向的蛋白提供了新的途径。总之，这些新型降解剂通过创新的机制和设计，扩展了TPD的应用范围。这些降解剂不仅提高了降解效率，还展示了通过调节蛋白构象、化学修饰和SUMO化等方法来增强降解潜力的新思路。TPD的临床优势临床优势靶向蛋白质降解（TPD）是一种新兴的治疗策略，它通过选择性地降解疾病相关蛋白来实现治疗效果。与传统的抑制剂相比，TPD具有多项临床优势：高选择性：TPD通过诱导目标蛋白与E3泛素连接酶的结合，实现对特定蛋白的降解，减少了对非目标蛋白的影响，从而提高了治疗的选择性和特异性。强效力：TPD能够完全降解目标蛋白，彻底消除其功能，比传统抑制剂的部分阻断更为有效，可实现更持久和深入的治疗效果。低剂量：由于TPD的催化作用机制，它们可以在亚化学计量比的剂量下工作，这意味着可以使用较低的剂量来实现治疗效果，从而减少副作用。克服耐药性：TPD可以降解因突变而对抑制剂产生耐药性的蛋白，为治疗耐药性疾病提供了新的策略。宽治疗窗口：TPD的低剂量和高选择性可以扩大治疗窗口，使更多患者受益，同时减少给药频率，提高患者依从性。综上所述，TPD的高选择性、强效力、低剂量和克服耐药性的能力，使其在临床治疗中具有显著的优势，为癌症等疾病的治疗提供了新的希望。公众号内回复“ADC”或扫描下方图片中的二维码免费下载《抗体偶联药物：从基础到临床》的PDF格式电子书！公众号已建立“小药说药专业交流群”微信行业交流群以及读者交流群，扫描下方小编二维码加入，入行业群请主动告知姓名、工作单位和职务。

蛋白降解靶向嵌合体

2025-04-28

·精准药物

Nat. Rev. Cancer∣靶向蛋白降解在癌症治疗中的应用与进展

近年来，靶向蛋白降解（Targeted Protein Degradation, TPD）作为一种新兴的治疗策略，在癌症治疗领域展现出巨大潜力。TPD的核心理念是通过重新编程细胞内的蛋白质降解机制，实现对特定致病蛋白的精准降解。它与传统的抑制剂类药物不同，并非直接阻断蛋白质的功能，而是借助细胞自身的降解系统——泛素 - 蛋白酶体系统（Ubiquitin–Proteasome System, UPS），清除目标蛋白质。这一创新性的策略不仅能够提高药物的选择性和疗效，还有望克服传统治疗手段的诸多局限。泛素-蛋白酶体系统（UPS）UPS是细胞内主要的蛋白质降解系统，负责80-90%的细胞内蛋白质的降解。它通过泛素分子标记需要降解的蛋白质，随后将其送入蛋白酶体进行分解。这一过程高度复杂且精细调控。E3泛素连接酶在其中扮演着关键角色，它能够特异性识别目标蛋白，并将其与泛素分子连接起来。如图1所示：首先，泛素分子通过E1激活酶被激活，随后转移到E2结合酶上，最终在E3连接酶的介导下，泛素分子被连接到目标蛋白上。被泛素标记的蛋白质随后被送入26S蛋白酶体，进行降解。这一系统不仅负责清除受损、错误折叠的蛋白质，还在细胞周期调控、信号传导等生命活动中发挥着关键作用。例如，在缺氧条件下，缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）能够逃避免泛素化降解，从而启动一系列适应缺氧的生理反应。这种对蛋白质降解的精确调控，为TPD技术提供了理论基础。图1.泛素-蛋白酶体系统的机制PROTACs和分子胶降解剂目前，TPD领域主要分为两大类技术：异双功能蛋白降解靶向嵌合体（PROTACs）和分子胶降解剂（Molecular Glue Degraders, MGDs）。这两类技术虽然在化学结构和作用机制上有所不同，但都旨在通过促进目标蛋白与E3连接酶之间的相互作用，诱导目标蛋白的泛素化和降解。PROTACs：PROTACs是由两个独立的配体通过化学链连接而成的异双功能分子。其中一个配体能够结合目标蛋白，另一个配体则能够结合E3连接酶。当PROTACs与目标蛋白和E3连接酶同时结合时，会形成一个三元复合物，使目标蛋白靠近E3连接酶，从而促进泛素转移和蛋白质降解。图2清晰地展示了PROTACs的作用机制。以dBET6为例，它能够将BET蛋白（BRD2–BRD4）与CUL4–DDB1–CRBN E3连接酶复合体连接起来，从而实现对BET蛋白的降解。目前，已有多种PROTACs进入临床试验，如针对雄激素受体（AR）的ARV-110和ARV-766，以及针对雌激素受体（ER）的AC682和ARV-471等，这些药物在前列腺癌和乳腺癌的治疗中展现出良好的应用前景。图2.PROTACs的作用机制分子胶降解剂：与PROTACs不同，分子胶降解剂通常不直接与目标蛋白或E3连接酶单独结合，而是通过增强目标蛋白与E3连接酶之间的现有表面互补性，促进它们之间的相互作用。例如，免疫调节亚胺药物（IMiDs）如沙利度胺、来那度胺和泊马度胺就是典型的分子胶降解剂。它们能够增强CRBN（Cereblon）E3连接酶与一系列目标蛋白（如IKZF1和IKZF3）之间的相互作用，导致目标蛋白的降解。图3展示了分子胶降解剂的作用方式。以pomalidomide为例，它通过增强CRBN与目标蛋白之间的亲和力，促进目标蛋白的泛素化和降解。目前，来那度胺和泊马度胺等分子胶降解剂已在多发性骨髓瘤的治疗中获得广泛应用，并取得了显著的临床效果。图3.分子胶降解剂的作用机制新兴的降解模式除了PROTACs和分子胶降解剂，科学家们还不断探索新的降解策略，以进一步拓展TPD技术的应用范围。以下是一些新兴的降解模式：间接降解剂：巧妙的 “间接引导者”间接降解剂通过将目标蛋白的相互作用蛋白招募到E3连接酶，从而间接实现目标蛋白的降解。例如，CR8能够将CDK12招募到DDB1适配器上，CDK12进而招募细胞周期蛋白K到DCAF底物受体通常占据的位置，诱导细胞周期蛋白K 的泛素化（图4）。图4.间接降解剂的作用机制分子内二价胶：创新的“分子内桥梁”分子内二价胶（Intramolecular Bivalent Glues, IBGs）通过同时结合目标蛋白的两个结构域，将其排列成能够增强与E3连接酶相互作用的构象，从而实现目标蛋白的降解。例如，IBG1能够同时结合BRD4的两个溴结构域BD1和BD2，并将其排列成与DCAF16 E3连接酶高亲和力结合的构象（图5）。这一创新的降解模式为设计新型TPD分子提供了新的思路。图5.分子内二价胶的作用机制降解尾：巧妙的“化学修饰”降解尾是指通过在目标蛋白结合剂上添加简单的化学基团，将其转化为高效的降解剂。例如，GNE-0011通过在其表面暴露区域添加一个轻度亲电的丙炔胺尾，实现了对BRD2和BRD4的降解（图6）。这种策略为快速筛选和优化降解剂提供了便利。图6.引入降解尾的作用机制核激素受体降解剂：精准的“受体调控”核激素受体降解剂通过与核激素受体结合，诱导受体的构象变化，从而触发其泛素化和降解。例如，选择性雌激素受体降解（SERDs）如fulvestrant和elacestrant能够通过置换雌激素受（ER）配体结合和激活功能2（AF2）结构域中的螺旋12，触发ER通过RNF111介导的途径降解（图7）。这些降解剂在乳腺癌的治疗中展现出良好的应用前景。图7.核激素受体降解剂的作用机制SUMO依赖性降解：独特的“修饰触发”SUMO依赖性降解通过诱导目标蛋白的SUMO修饰，使其被SUMO靶向E3连接酶（STUbLs）识别并泛素化降解。例如，WRN抑制剂HRO671能够诱导WRN蛋白发生180°的构象变化，被SUMO E3连接酶PIAS4识别并泛素化，随后通过蛋白酶体降解（图8）。这一降解模式为研究蛋白质修饰与降解的关系提供了新的视角。图8.SUMO依赖性降解的作用机制抑制剂诱导的蛋白不稳定化：巧妙的 “功能干扰”一些原本设计为抑制剂的小分子化合物，通过诱导目标蛋白的不稳定化，促使其降解。例如，BI-3802能够诱导BCL6聚合形成丝状结构，增强其与E3连接酶 SIAH1的相互作用，从而实现BCL6的降解（图9）。这种现象为发现新型降解剂提供了意外的线索。图9.抑制剂诱导的蛋白不稳定化的作用机制临床应用：与传统的抑制剂类药物相比，TPD药物具有以下显著优势：（一）更高的选择性和效力：通过诱导目标蛋白与E3连接酶之间的特异性相互作用TPD药物能够实现对目标蛋白的精准降解，减少对非目标蛋白的影响。例如SD-36能够选择性降解STAT3，尽管其亲本抑制剂SI-109对STAT1和STAT4也具有一定的亲和力。（二）低剂量和持续效果：TPD药物通过催化机制发挥作用，能够在亚化学计量的情况下诱导目标蛋白的降解，从而在较低剂量下实现持久的治疗效果。例如，ACBI3 能够在降解13种常见的KRAS突变体时，展现出比其亲本抑制剂更强的效力和更持久的MAPK信号抑制作用。（三）克服传统治疗的耐药性：TPD药物能够同时破坏目标蛋白的多种功能，包括其获得的新功能（如BTK的新异性支架功能），从而克服传统治疗的耐药性。例如，PROTACs如NX-2127和NX-5948能够降解BTK，有效杀死对抑制剂耐药的细胞。临床试验中的 TPD 药物：目前，多项 TPD 药物的临床试验正在如火如荼地进行中(见下表)。目前TPD技术面临的挑战：（一）药物设计的复杂性TPD药物的设计需要综合考虑目标蛋白与E3连接酶之间的相互作用、药物的化学稳定性和生物利用度等多个因素。例如，PROTACs的设计通常需要在目标蛋白和E3连接酶之间找到合适的化学连接链，以确保三元复合物的稳定性和降解效率。此外，药物的理化性质（如分子量、溶解性、渗透性等）也会影响其药代动力学和药效学特性。（二）耐药性的产生与传统药物类似，TPD药物也可能面临耐药性问题。例如，CRBN基因的突变可能导致来那度胺等分子胶降解剂的耐药性。此外，E3连接酶复合物的其他亚基发生突变或表达量变化，也可能影响TPD药物的疗效。（三）药物的药代动力学和药效学特性TPD药物的药代动力学和药效学特性（如吸收、分布、代谢、排泄等）对其临床应用具有重要影响。例如，PROTACs由于其较大的分子量和复杂的化学结构，往往具有较差的口服生物利用度和血脑屏障穿透能力。这些特性可能限制药物在体内的分布和作用时间，影响其治疗效果。（四）安全性和毒性问题TPD药物的安全性和毒性也是需要重点关注的问题。由于TPD药物通过诱导目标蛋白的降解发挥作用，其潜在的非目标效应（如对其他蛋白质的非特异性降解）可能导致不良反应。此外，药物对E3连接酶的过度激活或抑制也可能干扰细胞内的正常蛋白质稳态，引发毒性反应。结论靶向蛋白降解技术作为癌症治疗领域的一项重大突破，为患者带来了新的希望和选择。从PROTACs和分子胶降解剂的经典模式，到新兴的降解策略，TPD技术不断拓展着我们的视野和可能性。尽管其在发展过程中面临诸多挑战，但通过科学家们的不懈努力和创新，我们有理由相信，TPD技术将在未来的癌症治疗中扮演越来越重要的角色，开启癌症治疗的新篇章。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41568-025-00817-8声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手觉得本文好看，请点这里↓

蛋白降解靶向嵌合体

100 项与 GNE-0011 相关的药物交易

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