Darolutamide

编者按：2025年，药明康德迎来创立25周年的重要里程碑。值此契机，我们向所有与我们共同书写产业变革篇章的科学家、医药人和投资者致以衷心感谢与诚挚敬意，也特别推出“致敬时代”系列，回顾全球同仁如何借助科学与合作的力量，不断拓展治疗边界、改善患者命运。四分之一个世纪的坚守，只为加速每一款新药的诞生。下一个25年，我们将继续心怀感恩与敬畏，依托独特的CRDMO模式，与全球伙伴携手同行，共赴健康未来。1853年，伦敦医院，一名53岁的男子在与病魔抗争了3年后去世，外科医生John Adams为了搞清楚病因，做了尸检，发现凶手隐藏在患者的前列腺中。Adams在病理报告里写道，患者的前列腺发生了硬化，他进一步评论，这是一种很罕见的疾病。这是医学史上第一例通过病理检验确诊的前列腺癌。但Adams恐怕不会想到150多年后，自己发现的这种疾病将会成为男性中最常见的癌症之一。2020年，前列腺癌在112个国家中位列男性癌症发病率首位，每年新增病例约140万，占男性癌症的15%，造成约40万人死亡。前列腺癌发病率确实出现了大幅增加，而且这种上升趋势很可能还会继续，研究预计到2040年，全球每年新增前列腺癌将达290万。为什么前列腺癌越来越多？背后有多个因素。首先是诊断手段的进步。直到20世纪初，前列腺癌才与其他类型的尿路梗阻区分开来，而如今，通过前列腺特异性抗原（PSA）筛查，临床上可以发现非常早期的前列腺癌。其次是老龄化趋势。前列腺癌的发病率与年龄密切相关，而且这种随年龄增长的增速几乎超过所有癌症。其三则与生活方式有关。流行病学研究显示亚洲男性的前列腺癌发病率低于西方，但移居欧美的亚裔男性风险显著上升，提示饮食或环境因素可能影响前列腺癌的发病率。不过，值得欣慰的是，过去几十年里，前列腺癌的诊疗突飞猛进。对很多患者来说，前列腺癌的确诊报告早已不再是一份宣告生命即将结束的“判决书”。图片来源：123RF作为全球医药及生命科学行业值得信赖的合作伙伴和重要贡献者，药明康德在过去25年发展历程中，很荣幸见证了多款前列腺癌创新疗法从实验室到临床的突破历程，更通过提供一体化、端到端的新药研发和生产服务，助力全球合作伙伴加速多款前列腺癌创新疗法的研发进程、造福病患。今天这篇文章将回望前列腺癌创新疗法的发展历程，向那些拯救无数患者的英雄们致敬。诺奖级发现打破治疗僵局医学界很早就对前列腺癌发起了挑战，1904年，泌尿科先驱，后来创办了《泌尿外科杂志》（The Journal of Urology）的Hugh Hampton Young博士做了全球首例前列腺根治性切除术。1909年，Young博士报告了19例手术预后，15位患者症状几乎完全缓解，有1位患者术后存活超过5年，可能已被治愈。前列腺根治性切除至今仍是早期前列腺癌的关键治疗手段。同一时期，居里夫妇发现了镭、钋这两个放射性元素后掀起的放疗研究热进入前列腺癌治疗。法国泌尿科医生Henri Minet尝试用含镭的导管经尿道或耻骨上导管治疗前列腺癌，近距离放疗成了最早用于前列腺治疗的放疗手段。然而，这些早期突破后，前列腺癌的治疗很快陷入僵局。受限于早期放疗技术缺陷，操作过程对患者来说极痛，难以在前列腺癌中推广。而手术对于已经出现癌细胞转移的晚期前列腺癌患者也意义有限。20世纪中期，泌尿科医生面对的典型前列腺癌患者会是一位70岁刚出头的老人，癌细胞已经转移到骨骼或软组织。这在当时几乎等于被判了死刑，患者通常在1-2年里就会被癌症夺去生命。但前列腺癌治疗的革命性突破即将在一所建立不久的医学院里诞生。1927年，刚做完普外科住院医师培训，年仅26岁加拿大裔美国医生Charles Brenton Huggins被招募到刚成立的芝加哥大学医学院，作为整个医学院最初的8名员工之一，Huggins博士被分配到了泌尿科，被迫迅速自学专科知识。整个30年代，他不断深入研究包括前列腺在内的男性泌尿系统器官。厚积薄发，1940-41年，Huggins博士与他的两名学生连续发表了3篇论文，阐述通过睾丸切除术或雌激素治疗来抑制雄激素活性，可以让许多转移性前列腺癌患者的肿瘤缩小。那些接受治疗的患者短短几天内疼痛就得到了显著缓解，最初接受治疗的21人中，有4人存活超过12年！Huggins博士的发现开启了前列腺癌治疗的全新时代：去势治疗。由于超过80%的前列腺癌对雄激素存在依赖，去势治疗可以缓解绝大部分患者的病痛。Huggins也因此获得1966年诺贝尔生理学或医学奖。值得一提的是，他提出的口服雌激素药物去势疗法还是第一个有效的全身性癌症治疗方法，是晚期肿瘤治疗的划时代突破。而对于广大前列腺患者，时至今日，Huggins博士开启的去势疗法仍然是最普遍有效的治疗方法。▲Charles Brenton Huggins博士（图片来源：Nobel Foundation archive）从LHRH激动剂到拮抗剂尽管口服雌激素与睾丸切除术开启了前列腺癌治疗的全新时代，但很快这些去势手段的局限性就显现了出来，首先是口服雌激素降低血清睾酮水平会导致显著的心血管毒性，增加血栓风险。其次，通过去势或雌激素治疗来消除雄激素，也不足以治愈晚期前列腺癌。显然，需要寻找更好的去势治疗手段，而这需要另一个诺奖级别的突破。1971年，美国科学家Andrew Schally用了16万头猪的下丘脑，分离出800微克的一种名为促黄体生成素释放激素（LHRH）的下丘脑激素。这种激素能刺激脑垂体释放黄体生成素（LH），后者又能与睾丸上的受体结合，激活雄激素睾酮合成。有趣的是，Schally博士发现尽管LHRH激动剂会导致血清睾酮短暂升高，但长期使用会产生抑制作用，下调垂体LHRH受体，降低血清睾酮，与去势手术相当。于是，他尝试将LHRH激动剂用于前列腺癌患者治疗，发现可以显著缓解癌症相关的骨痛。 ▲Andrew Schally博士（图片来源：Nobel Foundation archive）1977年，Schally博士获得了诺贝尔生理学或医学奖。1985年，FDA批准了第一个用于治疗晚期前列腺癌的LHRH激动剂Lupron（leuprolide，亮丙瑞林），之后，Zoladex（goserelin，戈舍瑞林）、Trelstar（triptorelin acetate，醋酸曲普瑞林）相继上市。70-80%的前列腺癌患者使用这些LHRH激动剂后，肿瘤能被有效抑制，同时，这些药物没有口服激素带来的心血管、血栓风险，至今仍是优先使用的去势治疗手段。可是，LHRH激动剂也有缺点，如同Schally博士当初观察到的，这类药物刚开始使用时会先增加体内睾酮合成，导致有些前列腺癌患者将经历癌症恶化。于是，业界开始寻找LHRH拮抗剂。2008年，Firmagon（degarelix，地加瑞克），这种皮下注射的LHRH拮抗剂获批上市，让患者能更快降低血清睾酮，避免了去势治疗初始阶段因睾酮短暂升高而出现癌症恶化的风险。2020年，全球首个口服LHRH拮抗剂Orgovyx（relugolix，瑞卢戈利）获批，又为患者提供了一种更便捷的治疗选择。突破重重困难的抗雄激素就在Schally研究LHRH的同一时期，60年代末，科学家发现了雄激素受体，这无疑带来了新的潜在去势疗法研发方向。无论是LHRH激动剂还是拮抗剂，都存在影响性功能、导致潮热等副作用，靶向雄激素受体的抗雄激素（雄激素受体拮抗剂）或许能避免这些副作用。很快科学家们找到了一个甾体类抗雄激素，cyproterone（环丙孕酮）。科学家们对这第一个抗雄激素充满期望，但挫折很快到来：环丙孕酮能透过血脑屏障，它不仅和前列腺癌细胞上的雄激素受体结合，还与下丘脑和垂体上的雄激素受体结合，阻断雄激素合成的负反馈。这导致环丙孕酮治疗的最终结局是增加血清睾酮，没法起到去势作用。研究人员想了个对策：添加乙酸酯基团，合成Androcur（cyproterone acetate，醋酸环丙孕酮）。醋酸环丙孕酮保留了雄激素拮抗作用，作用于前列腺癌细胞；同时它也是一种孕激素激动剂，能与垂体中的孕激素受体结合，间接降低血清睾酮水平。这种双机制治疗的有效性与口服雌激素大致相当，1973年在欧洲获批上市。可是，人们发现醋酸环丙孕酮还是有局限性：它对雄激素分泌的影响会导致性欲减退和性功能障碍。业界开始寻找非甾体类的抗雄激素，以避免这些副作用。图片来源：123RFEulexin（flutamide，氟他胺）成为第一个进入临床试验的非甾体类抗雄激素，并于1989年获得FDA批准用于前列腺癌治疗。它和90年代获得FDA批准的Casodex（bicalutamide，比卡鲁胺）、Nilandron（nilutamide，尼鲁米特）组成了第一代抗雄激素，或第一代雄激素受体拮抗剂。尽管第一代抗雄激素如研究人员期望的，副作用更小，可是后续研究发现它们和环丙孕酮一样，最终还是会穿过血脑屏障，增加LH释放，进而导致血清睾酮升高。在转移性前列腺癌患者的随机试验中，研究人员发现单独使用第一代抗雄激素治疗，与其它药物或去势手术去势相比，尽管耐受性更好，但在总生存期和无进展生存期上，并无优势。虽有缺陷，但随着第一代抗雄激素的出现，那些LHRH激动剂或拮抗剂治疗无效的患者，可以加入抗雄激素，或者在一开始治疗时就采用LHRH激动剂加抗雄激素的联合雄激素阻断，都能获得更好的治疗效果。两代抗雄激素改写去势抵抗性前列腺癌治疗格局不过，即便有了LHRH激动剂、拮抗剂以及第一代抗雄激素，大部分前列腺癌患者治疗后仅能获得几年的缓解，之后肿瘤就会出现耐药，发展成去势抵抗性前列腺癌，最终成为夺走患者生命的主要原因。很长一段时间里，去势抵抗性前列腺癌患者只能依赖多西他赛、卡巴他赛这些化疗，疗效也不理想。面对困难，医药界人士并未低头，研究发现去势抵抗性前列腺癌细胞大多是出现了雄激素受体扩增、点突变、剪接变体表达。不是抑制雄激素信号通路不行，而是第一代抗雄激素抑制不了这些改变了的雄激素信号通路，甚至，第一代抗雄激素在长期使用后能从拮抗剂转为激动剂的缺点还将帮倒忙。患者需要的是新一代抗雄激素。而在2010年后，前列腺癌治疗迎来了一个新药井喷期：多个第二代抗雄激素陆续上市，彻底改变了去势抵抗性前列腺癌的治疗格局。图片来源：123RF首先打破僵局的是2011年获得FDA批准的Zytiga（abiraterone，阿比特龙），它是一种很特殊的抗雄激素，并不直接作用于雄激素受体，而是抑制雄激素合成。在转移性去势抵抗性前列腺癌的临床试验里，阿比特龙将患者的总生存时间从安慰剂组的10.4个月提升到了15.4个月。阿比特龙只是一个开始，紧接着2012年，Xtandi（enzalutamide，恩扎卢胺）获得FDA批准，这是一类全新的雄激素受体拮抗剂，不像第一代抗雄激素那样会出现拮抗剂到激动剂的转变。在对化疗耐药的去势抵抗性前列腺癌患者中，临床试验显示恩扎卢胺治疗的总生存期达18.3个月，比安慰剂组的13.6个月有大幅提高。不过，研究人员发现高剂量恩扎卢胺存在癫痫风险，这又成了后续第二代抗雄激素研发的指引。2018年，Erleada（apalutamide，阿帕他胺）获得FDA批准，它更少透过血脑屏障，缓解了癫痫风险。2019年，Nubeqa（darolutamide，达罗他胺）成为最新一个获得FDA批准的二代抗雄激素。达罗他胺对所有已知的雄激素受体突变都能维持抑制作用，即便是能导致恩扎卢胺、阿帕他胺耐药的突变也不例外，使它成了应对耐药问题的利器。2022年与2025年，中国国家药品监督管理局分别批准艾瑞恩（rezvilutamide，瑞维鲁胺）与海纳安（enzalutamide deuterated，氘恩扎鲁胺）上市，这些二代抗雄激素又为患者带来更多选择。精准治疗进入前列腺癌针对肿瘤特定分子特征的精准治疗是过去20多年癌症治疗的巨大突破，但很长一段时间里，前列腺癌的精准治疗一直处于空白状态。前列腺癌就没有精准治疗可以打击的分子特征吗？一类基因突变引发了业界注意——DNA损伤修复（DDR）基因异常。在乳腺癌、卵巢癌中，基于“合成致死”机制开发的PARP抑制剂是针对BRCA1/2突变或其他DDR异常的有效治疗手段。而研究显示，高达11.8%的晚期前列腺癌患者存在DDR种系变异，约23%的转移性去势抵抗性前列腺癌存在ATM、CHEK2、BRCA1、BRCA2等DDR基因突变。PARP抑制剂或许对部分前列腺癌患者也能有效！临床研究证实了这一点。一项在转移性去势抵抗性前列腺癌患者中展开的3期临床试验显示，对于具有BRCA1、BRCA2或ATM中任意一类突变的患者，使用Lynparza（olaparib，奥拉帕利）治疗，患者无进展生存期为7.4个月，远高于使用二代抗雄激素的对照组（3.6个月）。奥拉帕利降低患者癌症进展或死亡的风险达66%。2020年，奥拉帕利以及Rubraca（rucaparib，芦卡帕利）获得FDA批准用于具有特定DDR异常的转移性去势抵抗性前列腺癌。2023年，另外两个PARP抑制剂Talzenna（talazoparib，他拉唑帕利）和Zejula（niraparib，尼拉帕尼）也进入前列腺癌治疗。前列腺癌不再是精准治疗的荒漠。两代免疫治疗造福患者免疫治疗是另一项近年来深刻改变癌症治疗格局的重大突破。而早在2010年，前列腺癌患者就迎来了第一个免疫治疗：Provenge（sipuleucel-T）。它其实是一种癌症疫苗。从患者血液里分离出来的白细胞会在实验室里和前列腺癌细胞的一种蛋白质，前列腺酸性磷酸酶（PAP）混合，然后这些接受了抗原刺激的白细胞被回输到患者体内，增加对前列腺癌细胞的杀伤。3期临床试验中，接受sipuleucel-T治疗的转移性去势抵抗性前列腺癌患者的中位生存期为25.9个月，优于安慰剂治疗的21.4个月中位生存期。而与sipuleucel-T类似的另一种自体免疫治疗Apceden也于2017年在印度获批上市。尽管比很多实体瘤都更早收获免疫治疗，但令人遗憾的是对于大部分前列腺癌患者，以PD-1单抗为代表的肿瘤免疫治疗并不适用。可对少数幸运的患者，情况不同。2017年，FDA划时代地批准了Keytruda（pembrolizumab，帕博利珠单抗）用于治疗微卫星不稳定性高或错配修复缺陷（MSI-H/dMMR）的癌症，不限癌种。该批准的基础是临床研究发现无论癌症起源于哪个器官，只要具有MSI-H/dMMR这一分子特征，就能从帕博利珠单抗治疗中获益。从此，具有该分子特征的前列腺癌患者也有了新的治疗选择。此后，更多PD-1/PD-L1抗体，如Jemperli（dostarlimab）、百泽安（tislelizumab，替雷利珠单抗）、恩维达（envafolimab，恩沃利单抗）、普佑恒（pucotenlimab，普特利单抗），也都获批用于MSI-H/dMMR实体瘤治疗。MSI-H/dMMR在前列腺癌中比较罕见，可对于那少数患者，免疫治疗带来了新的希望。前列腺癌治疗迎来“定点靶向”放疗虽然过去20年，去势治疗、精准治疗以及免疫治疗的发展让晚期前列腺癌患者有了很多治疗选择，但转移性去势抵抗性前列腺癌尚无法治愈，这使得那些接受多种治疗后出现疾病进展的患者，亟需新的疗法。科学家将目光投向了前列腺特异性膜抗原（PSMA），一种在前列腺癌细胞上高表达的跨膜酶，而且大多数转移性去势抵抗性前列腺癌患者的转移灶也表达PSMA，使它成了靶向前列腺癌的优良选择。箭有了，可配什么箭头能最大程度杀伤癌细胞呢？这次，研究人员想到了放疗。2006年，美国普渡大学的科学家设计了一种高亲和力的PSMA配体，并提出给该配体连接放射性药物的设计。2012年，德国的研究人员又进一步改善了这种配体的亲和力。一种全新的药物，结合放射性同位素镥177的PSMA高亲和力配体，逐渐成型。经过多年临床研究，2022年，前列腺癌治疗迎来了又一变革：FDA批准了第一个用于治疗转移性去势抵抗性前列腺癌的放射性配体药物：Pluvicto（lutetium Lu 177 vipivotide tetraxetan，镥[177Lu]-特昔维匹肽）。在相关的3期临床研究中，晚期PSMA阳性转移性去势抵抗性前列腺癌患者被随机分配至镥[177Lu]-特昔维匹肽联合标准治疗组或标准治疗组。结果显示，联合治疗组总生存期达15.3个月，显著高于标准治疗组的11.3个月。联合治疗降低死亡风险达38%。而且，联合治疗组中患者的总缓解率达到30%，而只接受标准治疗患者的缓解率仅为2%。镥[177Lu]-特昔维匹肽的出现是放射性配体药物的重大突破，也为那些穷尽过往治疗手段的晚期前列腺癌患者带来了新的选择。更多新药研发已在路上前列腺癌作为男性中发病率最高的癌症之一，曾经夺去无数人的生命。1960年代，即便在欧美发达国家，50-60%的前列腺癌确诊患者生存时间不超过5年。但是，随着去势治疗的不断发展，以及精准治疗、免疫治疗乃至放射性配体药物的出现，仅在过去25年间，全球监管机构便批准了至少20款创新疗法，为无数前列腺癌患者带来了新生，如今90%以上的前列腺癌患者可以实现长期生存。然而，由于发病率高，前列腺癌尤其是尚无法治愈的转移性去势抵抗性前列腺癌，每年仍造成大量死亡。患者仍然需要疗效更优的治疗方案。好消息是，众多创新机制的疗法已在路上。例如前文提到的基于“合成致死”机制的靶向疗法，目前研发管线中约有40款新药，靶点涵盖PARP、EZH2、ATR、PLK1、POLQ、USP1、PRMT5等。而放射性配体药物方面，全球也有40余款创新药正在临床阶段探索治疗前列腺癌的潜力，靶点主要为PSMA，还包括SSTR2、GRPR、DLL3、NTSR1、KLK2等。靶向配体形式涵盖小分子、抗体与多肽，所用放射性同位素包括Lu 177、Ac 225、Ga 68、In 111等。此外，靶向蛋白降解药物（TPD）有望成为克服传统雄激素受体拮抗剂耐药性的新生力量。它们通过直接降解雄激素受体蛋白，可更深度、持久地抑制该信号通路。例如，Arvinas公司开发的第二代雄激素受体靶向蛋白降解嵌合体（PROTAC®）ARV-766，在早期临床试验中已表现出能够选择性降解野生型和带有临床耐药相关突变的雄激素受体的能力。公开资料显示，目前已有10多款TPD疗法进入临床阶段，用于治疗前列腺癌。在助力各类疗法从创新概念走向临床验证的过程中，药明康德致力于支持全球客户加速研发进程，凭借CRDMO平台能够“端到端”助力各类分子从发现、到开发，再到生产交付的全过程。以放射性配体药物为例，药明康德综合性的放射性药物发现平台整合了多肽发现和放射性药物开发能力，提供包括多肽合成、螯合剂合成、放射性标记、成像、药理学研究和监管申报支持等完善的服务。一体化平台能够让多个团队并行攻坚、高度协作，帮助合作伙伴快速推动项目进展，节省宝贵的开发时间。在TPD药物开发方面，药明康德已经助力70多种TPD分子进入临床前候选药物（PCC）阶段，10多种已进入后期开发阶段。展望下一个25年，我们期待与产业同道继续并肩前行，突破更多疾病领域的治疗瓶颈，将更多创新疗法更快带到患者身边。参考资料： [1] Denmeade, S., Isaacs, J. A history of prostate cancer treatment. Nat Rev Cancer 2, 389–396 (2002). https://doi.org/10.1038/nrc801 [2] Lehtonen M, Kellokumpu-Lehtinen P-L. The past and present of prostate cancer and its treatment and diagnostics: A historical review. Sage Open Medicine. 2023;11. doi:10.1177/20503121231216837 [3] Mallah H, Diabasana Z, Soultani S, Idoux-Gillet Y, Massfelder T. Prostate Cancer: A Journey Through Its History and Recent Developments. Cancers. 2025; 17(2):194. https://doi.org/10.3390/cancers17020194 [4] James, Nicholas D et al. The Lancet Commission on prostate cancer: planning for the surge in cases. The Lancet, Volume 403, Issue 10437, 1683 - 1722 [5] Rice MA, Malhotra SV, Stoyanova T. Second-Generation Antiandrogens: From Discovery to Standard of Care in Castration Resistant Prostate Cancer. Front Oncol. 2019 Aug 28;9:801. doi: 10.3389/fonc.2019.00801. [6] De Bono, J.; Mateo, J.; Fizazi, K.; Saad, F.; Shore, N.; Sandhu, S.; Chi, K.N.; Sartor, O.; Agarwal, N.; Olmos, D.; et al. 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欢迎大家关注公众号和视频号！ 前言 虽然PROTAC的很多研发面临的挑战已经被充分介绍过了，包括现有临床上PROTAC分子的毒性问题、成药性缺陷、检测挑战等等。 但是今天读到A&Z团队撰写的这篇关于PROTAC临床转化的学到的教训的文章，还是很有共鸣！甚至这篇文章中一些不太起眼的地方都引起我深深的赞同，我也会想起之前的研发经验，也会和上周写的关于insilico的PTMYT1的PROTAC的文章进行比较，最终我总结成了今天的文章，希望对参与降解剂药物研发的同行来说有一些启迪作用。 1. 柔性linker在探索性PROTAC设计中的重要性 目前，临床上的PROTAC分子有超过50个甚至更多。绝大多数都用的刚性或者半刚性的linker。可以看出，刚性的linker对PROTAC的成药性以及口服F%的重要性。 但是在项目早期，柔性链长度的筛选仍然是一种首选的系统方法。linker的柔性允许PROTAC三元复合物存在大量的构象，因此，能增加降解的机会。在评估包含新颖E3和/或POI配体的PROTACs时，柔性linker是很很宝贵。 比如MDM2的AR降解剂的聚乙二醇（PEG）链，以及DDB1-CUL4相关因子1（DCAF1）利用的含溴结构域蛋白9（BRD9）PROTAC（DBr-1）的设计所示。 每个PROTAC在形成三元复合物时，E3连接酶与靶蛋白之间有其最佳的距离，linker太短或太长都不行。所以A&Z团队也建议早期要确定好这个linker的长度。当从Hit到Lead，linker会向更复杂的刚性linker过渡，选择成药性更好、三元复合物效率更高的linker用于后期开发。 2. Hook Effect与协同因子（α） Hook Effect是为数不多的区分单价还是双价分子的指标之一。大家都不想自己的分子带有很强的Hook Effect，以及Hook Effect的window最好比较大，50倍甚至100倍！其实反应Hook Effect的指标有一个公认的参数，叫协同因子α。α是PROTAC的二元与三元复合物解离常数之比（α=Kbinary/Kbinary）。通过优化优化PROTACs的α因子，可以帮助防止钩效应的表现，避免暴露效应关系的复杂性，其中α>1，且越大越好。在基于VHL的LRRK2降解剂（XL01134）的优化中证明了这一点，该降解剂具有Hook Effect。而在XL01134的linker中单个位置的手性异构产生了正协同的PROTAC（XL01126），该分子没有Hook Effect（图3a）。此外，XL01126是比XL01134更快和更有效的LRRK2降解剂，尽管XL01126对VHL的结合亲和力比XL01134低了十倍以上。这个例子体现了协同性的重要性以及linker调节可以产生的深远影响。 但是，话又说回来，Hook Effect虽然常常在体外试验中出现，也对其他试验产生影响，比如蛋白降解谱的条件设置，但是A&Z团队也认为Hook Effect很难在体内试验观察到，所以重要性要小一些。 讲到协同性，它不仅影响到Hook Effect，也影响到降解效率。含PEG的PROTAC 2通过引入苯环刚性化linker，得到了DC50和Dmax更优，更协同的化合物3（图3b,c）。总之，协同性是可以描述三元复合物形成效率的参数。 但是，修改PROTAC的协同性可能无意中影响溶解度和细胞渗透性，从而影响实验结果的判断。在A&Z团队的经验中，通常不直接优化协同性或动力学，而是优化细胞中的功能性降解效应，然后专注于理化性质的优化。怎么说呢？虽然协同性很重要，但是要求在有三元复合物结构的基础上优化，即便如此，三元复合物的构象不一定能真实反应降解的构象。所以，协同性适合用来解释PROTAC的降解活性，但不会用于设计。 3. PROTAC怎么设计Hit分子？ 之前给大家介绍过的英矽智能的PTMYT1 PROTAC文章时，给大家介绍过怎么选择warhead、linker和CRBN的binder。先选择和优化warhead，然后再用现成可用的linker和CRBN的binder去组装成PROTAC。 A&Z团队首先介绍了高通量实验（HTE）方法快速合成PROTAC Hit分子。利用由带有附加linker功能的E3配体组成的预形成的、多样化和多功能的中间体，与相关POI配体共轭合成PROTACs。考虑到药物发现过程中小分子的合成通常是项目进展的关键时间节点，A&Z团队在HTE探索上花了不少力气，不过国内貌似还没怎么用。 此外，A&Z还提到了DNA编码库（DEL）技术，但是这个费用太高了，一般biotech都不太会用。 当然，目前PROTAC的hit分子更喜欢用AI计算+药化设计的方式，更加接地气而且性价比更高。只是，这样也导致了一个PROTAC分子合成周期都很长。 4. PROTAC体内性质的优化 4.1 PROTAC给药剂量并不低 除了DC50和Dmax外，口服药物的体内性质还取决于吸收分数和内在清除率。文章没有提毒性、选择性以及DDI这些指标。重点还是在口服这部分的优化上。 作者提到一个观点与我很契合。在讨论PROTAC比传统小分子抑制剂的优势时，大家以往会提到其中一个优势：由于PROTAC是事件驱动，且胞内存在分子recycle的理论可能性，所以在降低给药剂量和给药频率上可能对小分子抑制剂有优势。但是，这只是大家在YY，目前来看，所有口服PROTAC几乎都是一天一次，只有iv给药的PROTAC考虑到依从性问题，采用QW给药频率，所以给药频率和小分子无异；而在降低给药剂量这个问题上，也没有明显差异。 例如，Arvinas的AR的PROTAC ARV-110（420 mg每日一次）和BMS-986365（300或400 mg每日两次）的剂量范围与直接拮抗剂（如apalutamide 240 mg每日一次、enzalutamide 160 mg每日一次、darolutamide 600 mg每日一次）相当。在靶向ER的PROTAC ARV-471案例中，其III期剂量（200 mg每日一次）高于选择性ER调节剂tamoxifen（通常20-40 mg每日一次）。尽管目前可比较的靶点有限，但考虑到PROTAC的高效降解效力及较低的靶标占有率需求相比，这一结果明显与预期不符。这些结果暗示PROTAC的高剂量需求可能源于吸收分数低和/或内在清除率高。另外，我还得加一句，高PPB也是导致临床给药剂量高的原因之一。 文章还提到，由于PROTAC分子的低溶解度和高非特异性结合（NSB）特点，体外常规筛选方法会面临挑战，需要我们注意试验条件，比如不同批次的血清、不同浓度血清，药物是否溶解，这都会影响游离药物浓度。这也是我们利用体外药效外推动物有效剂量时出现较大偏差的原因之一。 另外，计算的结果和实测结果往往也有一些偏差，比如PROTAC的理化性质（如总极性表面积tPSA和计算分配系数clogP）常显著偏离实验极性和脂溶性评估结果。这归因于分子量增大及分子内相互作用导致的构象集合复杂性，可能根据环境隐藏或暴露极性，这种现象被称为分子变色龙性。 总之，不能只依赖于计算！不然，最后你的分子可能会送你一个大大的惊喜。 4.2 PROTAC的溶解度问题 溶解性和渗透性筛选常作为药物筛选流程的早期环节。首先，有一个争议点是用动力学方法还是热力学方法去测溶解度。由于水溶性差，所以混悬液给药的方式很难用动力学溶解度的结果预测胃肠道的溶解情况，所以澄清溶液给药的方式更适合PROTAC，另外还需要考虑胃肠道析出的问题。 使用生物相关介质被视为更贴近口服吸收的模型系统，部分临床分子在模拟胃液和/或进食状态模拟肠液中的溶解度提升超100倍。这一溶解性增强与ARV-110和ARV-766在临床前及临床研究中观察到的食物促进吸收效应一致。 最后，在优化溶解性时，调节linker的质子化潜力是一种策略。例如，引入含氮杂环作为AR降解剂ARD-69开发中的增溶策略。 4.3 PROTAC的渗透性问题 PROTAC的渗透试验是迄今为止遇到的最难搞的试验之一，经常两侧的回收率很低，而且渗透系数测不准，被低估。我之前专门写过一篇文章讲过PROTAC的渗透性检测问题，感兴趣的可以去看看：Caco-2模型过时了！默克团队揭示PROTAC药物的口服吸收新模型这篇文章。 当然，A&Z他们也是知道PROTAC的渗透性检测问题的。比如PROTAC的低溶解度、NSB及固有低渗透率常阻碍PROTAC的表观渗透性（Papp）测量结果解读。针对脂溶性化合物的MDCK实验优化条件虽然已有报道，但其他团队指出PROTAC的Papp值与体内吸收相关性较差。类似地，针对NSB问题的改良方法（如接收室乙腈洗涤）未能提升预测价值。 当然，即便如此，大家还是依赖MDCK以及Caco-2去测，虽然渗透系数可能会低估，但是外排率还是准确的，你说搞不搞笑？当然，还有添加BSA和预孵育的方法都在上面提到的文章中阐述过了，效果不佳，像六脉神剑，时灵时不灵。 在缺乏有效渗透性测定方法时，基于理化性质的多参数评分（MPS）策略被探索用于PROTAC。例如，DeGoey团队提出的AB-MPS方法（基于计算logD、可旋转键数nROT和芳香环数nARO）适用于超越五规则（bRo5）化合物。Maurer团队则提出基于计算性质（分子量、tPSA、HBD/HBA、nROT/nARO）的MPS方法，虽基于小数据集但仍具预测价值。Baylon团队在BPI方法基础上引入最小最大分子内距离（SMID）参数以估算截面积，提升预测性。该参数考虑了PROTAC柔性linker在亲水或疏水环境中构象变化（球状至棒状）对渗透性的影响。计算SMID参数预测，在相同条件下，棒状PROTAC的渗透性和口服生物利用度更高。NMR和分子动力学模拟显示，VHL/CRBN靶向PROTAC的动态linker折叠与IMHB形成可增强PAMPA渗透性。 提到改善渗透性的策略，作者提到了几个方法。一种策略是通过减少构象灵活性并增强linker刚性。例如，VHL靶向BRD4降解剂中观察到的linker折叠可诱导更紧凑的构象集合，从而改善口服生物利用度。ARV-766（图5）展示了三种HBD类型： 变色龙HBD（红色阴影NH及方框）：增强水溶性和渗透性； 弱溶解性分子内HBD（紫色阴影NH及方框）：对溶解性和渗透性影响较小； 强溶解性分子内HBD（橙色阴影NH及方框）：降低渗透性但提高溶解度。临床口服PROTAC（如ARV-110、NX-5948、NX-2127）中变色龙HBD的普遍存在表明其作为性质调控策略的有效性。 外排转运体底物这部分偶尔会有人提到，这部分需要引起重视。虽然不一定会因为是转运体底物导致口服受到影响，但是透脑以及DDI的问题就有可能影响药效或者毒性。 4.4 PROTAC的linker的代谢问题 PROTAC的结构复杂，所以PROTAC的代谢特性反映的是分子整体特性而非组成配体的特性。即使引入代谢稳定性较差的配体，PROTAC整体未必表现出较差的代谢稳定性，因为脆弱位点可能被掩盖。 鉴于PROTAC通常比其对应的小分子POI配体具有更高的亲脂性，其代谢内源性清除率可能预期会升高。 尽管单个PROTAC可能呈现多种代谢途径，但linker的化学性质与长度已直接关联到代谢稳定性（目前研究多限于线性PEG和烷基链案例）。因此，刚性化策略被用于降低代谢风险。例如，在BTK抑制剂系列研究中，初始基于PEGlinker的先导化合物在小鼠肝微粒体中半衰期仅为1.3分钟，而优化后的类似物通过将PEGlinker替换为乙基连接的双哌啶结构，半衰期提升至>145分钟。 值得注意的是，PROTAC分子中的linker断裂还是可能发生的，如14C标记的ARV-110。通过linker断裂的代谢可能生成与母体分子高度相似的代谢物，且这些代谢物可能保留靶蛋白结合能力。此类代谢物可能通过竞争性结合靶蛋白或E3连接酶抑制PROTAC功能，减少三元复合物形成。同时，有药理活性的代谢产物也是有可能出现的，可能会导致pk/pd数据可能对不上。 所以，筛选可最小化linker断裂和固有代谢风险的linker选项，既能降低具有药理活性代谢物的复杂性，又可减少给药剂量。 5. PROTAC的linker的药化挑战 就算现在AI驱动药物设计的兴起，A&Z和我们大多数人的想法一致，PROTACs的优化通常是药化学家的经验性方法主导。 初始linker探索常采用全碳链、含醚链或聚乙二醇（PEG）链等柔性链，以确定最佳长度和连接位点。随后，对于CRBN基PROTACs，linker设计进一步趋向构象限制，常通过环状系统（如单亚甲基连接的哌啶、哌嗪或吡咯烷体系）减少柔性，从而提升效力、选择性和物理性质。引入碱性基团（通常通过取代基调节pKa值）是linker设计的另一个主题，旨在改善口服生物利用度，同时平衡水溶性与渗透性。 以哌啶、哌嗪和吡咯烷为代表的杂环刚性化策略在口服临床阶段PROTACs中广泛应用（如ARV-471、ARV-110、ARV-766、BGB-16673、NX-2127和NX-5948，见下图）。 类似策略使临床前BET蛋白降解剂在小鼠模型中表现出良好口服生物利用度，并为AR降解PROTACs提供了优异的体内药代动力学（PK）特性。随着PROTACs数据集的积累，Arvinas（基于计算吸收分数fa × fg，其中fa为肠道吸收分数，fg为肠道首过代谢逃逸分数）和阿斯利康（基于口服生物利用度）的研究揭示了PROTACs整体及个体理化性质对临床前物种口服吸收的关键影响。两项研究均表明，控制“未满足”或溶剂暴露的氢键供体（HBDs）数量（理想情况下≤2）是核心参数，这一标准严于Lipinski五规则（Ro5）的≤5 HBDs要求。该经验性发现解释了为何临床候选分子中CRBN基（1 HBD）E3配体占比高于VHL基（2-3 HBDs）配体。其他性质如暴露的氢键受体（HBAs）、极性表面积（ePSA）和亲脂性（正辛醇-水分配系数clogP）可能超出Ro5和韦伯极限（10 HBAs、140 Ų、clogP≤5.0）。 6. 临床中PROTACs的教训 针对使用CRBN作为E3的PROTACs，早期PROTACs采用基于IMiD（如来那度胺衍生的ARV-471或泊马度胺衍生的ARV-110）的基序，尽管存在潜在新底物降解活性、化学稳定性和差向异构化等挑战。随后开发了通过修饰连接子解决部分问题的谷氨酰亚胺类似物（如通过IMHB模拟IMID药效团结构的ARV-766、NX-5948，或含咪唑酮的KT-474、KT-253，以及含苯胺的BMS-986365、CFT-8634）。更近期，完全消除消旋化潜力的二氢尿嘧啶基序被引入（如BGB-16673、CFT-1946），反映了PROTACs适配连接酶的进化。 但是，对于大多数药企而言，度胺仍旧是一个简单实用的选择。 图7展示了临床PROTACs的选定案例，重点呈现linker变化如何推动其向临床候选药物发展。所使用的linker代表了各PROTAC项目化合物筛选的顶峰，可能经历了广泛优化，体现了性质的最佳平衡。 对于PROTAC而言，最难的仍旧是口服吸收的优化。构象刚性化、引入温和碱性氮原子、以及移除或屏蔽氢键供体（HBD），成为临床级PROTAC连接子设计的共性策略。然而，PROTAC的三个核心组分（POI配体、连接子、E3配体）通常需协同优化而非孤立调整，以实现整体性质的最佳平衡。 6.1 ER靶向PROTACs的临床进展 靶向ER的PROTAC ARV-471源自多轮ER和E3配体筛选，最终获得苯并噻吩衍生物8（图7Aa），其DC50和体内暴露数据表现优异。连接子优化包括将E3连接位点从6位取代改为5位取代，并移除一个HBD，得到聚乙烯链连接的降解剂9。由于脱靶降解GSPT1，需替换ER配体并在连接子中引入哌嗪，得到四氢萘衍生物10。该化合物在MCF-7异种移植模型中显示体内活性，但代谢特性欠佳。将正戊氧基链替换为构象受限的哌啶基团后，最终得到临床候选药物。值得注意的是，PROTAC的ER配体、E3连接位点及连接子组成在优化过程中均被调整。晶体和溶液NMR结构显示，刚性连接子显著限制了分子构象（图7Ab）。 6.2 BTK与BRAF靶向PROTACs的挑战 Nurix Therapeutics开发的NX-2127通过PROTAC和分子胶双重机制同时降解BTK和IKZF1/3（图7B）。先导化合物11源自BTK DEL命中与沙利度胺衍生的CRBN配体库的连接子组合。通过刚性化连接子并将连接位点移至CRBN的5位取代，得到细胞活性增强的NX-0492。然而，其口服生物利用度低，需进一步优化。最终通过保留优化后的连接子并移除脲基团，得到NX-2127，其口服生物利用度和体内活性显著提升。 6.3 BRAF-V600E降解剂的开发 BRAF突变（如V600E）导致激酶结构域持续活化，驱动MAPK通路异常。针对BRAF抑制剂耐药问题，C4 Therapeutics开发了选择性BRAF-V600E降解剂。从喹唑啉酮核心出发（优于初始的吲哚类先导化合物），通过三元复合物建模优化连接子刚性，最终得到CFT-1946（图7C）。其连接子进一步环化并引入炔烃，显著提升口服生物利用度。 6.4 IRAK4降解剂的创新设计 IRAK4通过myddosome复合物调控促炎信号，但其抑制剂面临选择性和疗效限制。KT-474是首个非肿瘤适应症口服PROTAC IRAK4降解剂，针对自身免疫疾病。为消除CRBN分子胶的脱靶降解风险，Kymera Therapeutics将芳环基团通过融合环脲基团靠近CRBN（图7D），同时保留关键谷氨酰亚胺相互作用。连接子优化中，13原子PEG链被证明最佳，引入环己胺基团后进一步改善渗透性，最终得到大鼠口服生物利用度12%的KT-474。当然，KT-474目前已经被淘汰了。 参考文献 1. Pike A, Lee ECY, Michaelides IN, Schade M, Sharma A, Scott JS, Srivastava A. Lessons learned in linking PROTACs from discovery to the clinic. Nat Rev Chem. 2025 Dec 12. doi: 10.1038/s41570-025-00784-6. Epub ahead of print. PMID: 41388140. 公众号合作CRO（火热招募中）： 蛋白降解选择性 惟妙生物 惟妙生物的蛋白组学平台在研究TPD药物（PROTAC、分子胶）在人和动物细胞上的蛋白降解谱上有丰富的经验。 了解平台详情，请点进下方图片进入超链接： 【深度技术解析】：定量蛋白质组学在降解剂中的应用】： 2025-11-13 CNS药效 1. 圣研生物 圣研（天津）生物科技有限公司具有多年神经类药物药效评估的经验，可提供模型鼠造模及繁育服务以及行为学研究、渐冻症、AD、PD、SMA动物药效学评价。 了解平台详情，请点进下方图片进入超链接： 如有测试需求，请联系高老师：15001299642 小鼠鞘内给药及滴鼻给药案例展示 2025-11-13 注：公众号持续招募药物研发领域的合作方，例如类器官平台、体外药效、毒理等合作伙伴，有意者请添加下方微信，欢迎大家和我合作。 加入读者交流群： 请大家加微信入群（需备注姓名+擅长领域+单位）： 公众号合作：产品宣传及软文插入，或者寻找项目（请有意者加我微信沟通：15210922780）