小分子靶向蛋白質(zhì)降解藥物（Targeted protein degradation，TPD)的開發(fā)，最新幾年取得很多進展，包括分子膠和異雙功能降解藥物，如蛋白質(zhì)水解靶向嵌合體(proteolysis-targeting chimeras，PROTACs)。通過直接降解靶蛋白，使得靶向以前被認為“不可用藥”的蛋白質(zhì)成為可能。異雙功能降解藥物，一端連接感興趣的蛋白（protein of interest ，POI)，另外一端連接E3連接酶。
PROTACs和傳統(tǒng)占位驅(qū)動藥物開發(fā)模式的差異（Current Opinion in Chemical Biology 2019, 50:111–119）
但是和所有的藥物開發(fā)技術類似，PROTACs也存在著不小的挑戰(zhàn)。比如E3連接酶配體的缺乏，以及腫瘤突變等進化的耐藥性，以及非特異性作用引起的毒性等。
耐藥性
耐藥細胞CUL2基因突變或者刪除（Mol. Cancer Ther. 18, 1302–1311 (2019).
基于三種不同E3連接酶CRL2VCHL、CRL4CRBN和CRL4DCAF15的全基因組CRISPR-Cas9敲除篩選顯示，CRBN、VHL和DCAF15的缺失介導了對PROTAC耐藥性。研究提示，腫瘤通過介導其非必需E3連接酶的突變，獲得對于PROTAC的耐藥。使用RNAi研究，8種用于PROTAC的E3連接酶，至少5種對于腫瘤細胞功能是非必需的。
研究顯示，對于CRBN-PROTACs和VHL-PROTAC耐藥的基因改變沒有重疊，因而交替使用招募不同E3連接酶的PROTACs可能是克服耐藥的途徑之一。
毒性
藥物毒性是限制治療藥物有效性的主要因素。在TPD領域，免疫調(diào)節(jié)性亞胺藥物（immunomodulatory imide drugs IMiDs）的毒性是一個值得關注的問題。Thalidomide在20世紀50年代末獲得批準治療多發(fā)性骨髓瘤，但在發(fā)現(xiàn)它導致廣泛（超過1萬）嚴重的出生缺陷后被禁止，此外還可以引起過敏性皮疹，中性粒細胞減少和心律失常。
磺胺類藥物是DCAF15配體，可誘導RNA剪接因子如RBM39的降解，RBM39在許多細胞類型中是必不可少的；與此一致的是，在臨床試驗中觀察到劑量限制毒性。
然而，BIRC2配體bestatin和RNF114配體nimbolide在臨床應用中似乎都具有低毒性和相對積極的安全性。鑒于目前E3配體的缺乏及其局限性，TPD領域迫切需要開發(fā)具有低毒性的新型E3配體。
E3連接酶的新底物
雖然沒有VHL的新底物的報道，但許多IMiD-CRBN復合物的新底物已被報道，其中許多含有乙炔鋅指脫基序。翻譯終止因子GSPT1可能是最令人擔憂的新底物，由于GSPT1在大多數(shù)細胞中起關鍵作用，因此GSPT1可能被招募CRBN的PROTACs降解，有潛在的毒性。
首次有報道稱GSPT1被MI-389（CRBN招募的PROTAC，泛激酶抑制劑sunitinib作為POI結合劑）無意中降解，而預期的靶點KIT沒有被降解。由于GSPT1在翻譯中的關鍵作用，通過CRBN招募的PROTAC降解GSPT1可能導致POI的降解作為次要效應。據(jù)報道，CRBN招募PROTACs可以降解其他CRBN新底物。例如，CDK4和CDK6 PROTACs可以降解淋巴樣轉(zhuǎn)錄因子IKZF1和IKZF3，這是CRBN招募IMiDs的兩種新底物，在殺死套細胞淋巴瘤細胞方面的效果明顯高于單獨降解CDK4和CDK6。因此，確定CRBN招募PROTACs的新底物降解譜是至關重要的，以排除次級藥物反應。
此外，DCAF15和DDB1-CDK12的新底物RBM39和CyclinK分別在許多細胞類型中都是必不可少的；因此，確定DCAF15招募和DDB1-CDK12招募PROTACs的新底物降解譜是很重要的。
小編總結
作為“不可成藥” 靶點的希望，PROTACs最近兩年獲得了較大進展，也受到了資本市場的關注。當然除了眾所周知的優(yōu)勢，PROTACs也存在一些挑戰(zhàn)，比如耐藥性和毒性。PROTACs的耐藥主要是E3連接酶及相關基因的表達下降或者刪除引起，而毒性主要是因為E3連接酶作用于新的底物，降解了其他分子，引起不可控的副作用。
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