顛覆,通常源于對現狀的不滿(mǎn)和對改變的渴望。
據相關(guān)文獻統計,目前已發(fā)現與疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)約有3000種,但其中約25%不適合作為藥物靶點(diǎn),約62%因為缺乏所謂的可成藥深溝和活性口袋來(lái)占據小分子,被稱(chēng)為“不可成藥”靶點(diǎn),只有約13%約400種靶點(diǎn)蛋白被定性為可研發(fā)出藥物的有效靶點(diǎn)。
從以上數據中不難發(fā)現,在與疾病斗爭的事業(yè)上,人類(lèi)僅完成冰山一角,依然存在大量的未滿(mǎn)足需求,而且這些需求是無(wú)法利用已證實(shí)的技術(shù)去實(shí)現的。
為了進(jìn)一步完成戰勝疾病的夙愿,耶魯大學(xué)教授Craig Crews等人在2001年提出了一種蛋白降解靶向聯(lián)合體的概念,隸屬于蛋白降解劑,并在論文中首次以“PROTAC”命名。為了驗證這一概念,他們合成了一種名為PROTAC-1的嵌合化合物,這也是首個(gè)PROTAC分子。
不同于傳統小分子抑制劑所采用“占位驅動(dòng)”的作用原理,PROTAC平臺采用的則是“事件驅動(dòng)”原理,可直接誘導目標蛋白降解,之后降解劑可不斷循環(huán)利用,而無(wú)需與某個(gè)目標蛋白保持長(cháng)時(shí)間的結合。
透過(guò)現象看本質(zhì),PROTAC是一種完全有別于傳統小分子的成藥機制平臺,蛋白降解劑理論上可作用的蛋白范圍更廣,并且由于機制不同,降解劑具備成為臨床上抑制劑耐藥患者可選治療方案的條件,有望讓大量的“不可成藥”靶點(diǎn)成藥。
寶藏尚缺一把鑰匙
PROTAC平臺具備無(wú)窮潛力,但卻始終欠缺一把鑰匙去打開(kāi)寶藏的大門(mén)。
PROTAC是一種創(chuàng )新的小分子藥物形式,由三部分組成:靶點(diǎn)蛋白配體,E3連接酶配體,以及中間通過(guò)合適的連接體(linker)連接。PROTAC將具有蛋白降解作用的泛素E3連接酶募集至靶蛋白表面,利用人體自身的天然蛋白處理系統(泛素-蛋白酶體系統)選擇性、有效地降解和清除致病蛋白。
圖:PROTAC工作原理,來(lái)源:海創(chuàng )藥業(yè)招股書(shū)
相較于傳統的小分子藥物,PROTAC不需要對配體的高親和力和持久的占據,即使是低親和力的配體也可以誘導靶蛋白的有效降解。對于這些不可成藥靶點(diǎn),PROTAC可以在不存在活性口袋的情況下與靶蛋白結合,從而導致蛋白酶體介導的降解,并完全抑制靶蛋白的生物學(xué)功能。這一機制使得PROTAC更容易開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單有效和選擇性高的配體,作用于一些傳統意義上的不可成藥的靶點(diǎn)。
同時(shí),在機制上,PROTAC分子通過(guò)直接降解靶蛋白,完全消除其功能,而不是抑制靶蛋白的功能活性,解決了傳統小分子抑制劑中常見(jiàn)的因靶蛋白的代償性增加或突變產(chǎn)生耐藥性的問(wèn)題。
除此以外,PROTAC藥物還具有高選擇性、高活性的優(yōu)勢。由于PROTAC分子降解蛋白后能被循環(huán)利用,藥物作用效率高,催化活性大大提高,通常小分子抑制劑抑制活性IC50在nmol級,而PROTAC分子DC50能達到單位數的nmol級甚至pmol級。因此,PROTAC藥物只需很低的劑量就可以有更好、更長(cháng)久的藥效。
PROTAC技術(shù)的出現,被認為是生物醫藥領(lǐng)域的革命性技術(shù),開(kāi)辟了一個(gè)全新的小分子藥物領(lǐng)域。但經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,PROTAC技術(shù)整體還處于早期探索階段,2001年概念被提出后,直到2019年才有首個(gè)PORTAC分子進(jìn)入臨床實(shí)驗階段,目前全球還沒(méi)有PROTAC藥物上市。
由于較差的水溶性和較低的細胞滲透性,導致PROTAC分子的藥代動(dòng)力學(xué)(PK)性質(zhì)較差,進(jìn)而限制了PROTAC分子在臨床中的應用。
從靶點(diǎn)方面來(lái)看,當前臨床試驗中的PROTAC藥物針對的靶點(diǎn)都已經(jīng)過(guò)驗證,最常見(jiàn)是AR,其次為BRD4、EGFR。但其實(shí)PROTAC真正的潛力在于開(kāi)發(fā)“可不成藥”的靶點(diǎn),如那些偏離正常狀態(tài)的蛋白、進(jìn)化出耐藥突變的蛋白、具有骨架功能的蛋白以及現有手段無(wú)法靶向的蛋白等,目前PROTAC分子還未在這些領(lǐng)域取得技術(shù)突破。
2020年起,PROTAC藥物邁入快速發(fā)展時(shí)期。隨著(zhù)羅氏、輝瑞、拜耳、默沙東、GSK、諾華、阿斯利康等一眾MNC的入局,PROTAC技術(shù)的潛力逐漸被業(yè)界認可,成為繼PD-1、ADC、CAR-T之后,又一重量級藥物研發(fā)平臺。
大家都在急忙尋找那個(gè)能夠打開(kāi)寶藏的鑰匙。
又一次邊緣革命
在革命性的技術(shù)面前,資本很多時(shí)候表現得比藥企更積極。
2018年以來(lái),全球PROTAC投融資熱度逐漸升溫,據不完全統計,全球PROTAC融資總額超過(guò)70億美元。國內的高瓴資本、紅杉資本、民和資本、弘暉資本、通和毓承、凱泰資本等均參與了PROTAC技術(shù)相關(guān)公司的融資。
在資本的加持下,國外PROTAC初創(chuàng )公司不斷涌現,例如Arvinas、Kymera Therapeutics、Nurix Therapeutics、C4 Therapeutics和Vividion Therapeutics等,這類(lèi)公司大多是由PROTAC領(lǐng)域的研究先驅創(chuàng )辦,或脫胎于投資機構孵化器,或大學(xué)衍生企業(yè)。
一眾PROTAC初創(chuàng )企業(yè)中,Arvinas當屬領(lǐng)頭羊。Arvinas由Crews在2013年創(chuàng )立,是最早布局PROTAC的公司之一。2018年在美國納斯達克上市后,在尚無(wú)產(chǎn)品上市的情況下,市值一度超過(guò)200億元。目前Arvinas共有三款產(chǎn)品在臨床上,包括臨床III期的ARV-471、臨床II期的ARV-110和ARV-766。
圖:全球PROTAC主要管線(xiàn)進(jìn)度一覽,來(lái)源:德邦證券
除Arvinas公司外,Kymera是另一家被市場(chǎng)認可的PROTAC公司,成立于2016年,是繼Arvinas之后第二家上市的PROTAC企業(yè)。Kymera分別于2017、2018和2020年完成3000萬(wàn)美元、6500 萬(wàn)美元、1.02億美元的A、B、C輪融資,并于2020年8月在納斯達克上市,總融資約1.998億美元。目前Kymera管線(xiàn)主攻癌癥和自身免疫性疾病,其中三條管線(xiàn)進(jìn)入臨床。
這些PROTAC初創(chuàng )公司們憑借獨有的PROTAC技術(shù)平臺在資本的幫助下開(kāi)啟新一代小分子藥物研發(fā)的熱潮。與此同時(shí),制藥巨頭們也加快了對PROTAC領(lǐng)域的布局,一方面頻繁與小型Biotech合作,另一方面通過(guò)招攬高端人才成立蛋白降解部門(mén),拓寬自主研發(fā)管線(xiàn)。
羅氏是MNC中最熱衷PROTAC技術(shù)的公司之一,早在2015年旗下的基因泰克就與Arvinas達成合作,利用Arvinas的PROTAC技術(shù)平臺開(kāi)發(fā)新的治療藥物。目前羅氏共達成了5筆PROTAC相關(guān)交易,與Arvinas、C4 Therapeutics均有合作。
輝瑞同樣選擇與Arvinas合作。2021年7月,Arvinas宣布與輝瑞達成了一項價(jià)值高達24億美元的戰略合作,共同推進(jìn)ARV-471的開(kāi)發(fā)和商業(yè)化進(jìn)程。根據協(xié)議條款,Arvinas獲得了6.5億美元的預付款和高達14億美元的里程碑付款,同時(shí)輝瑞對Arvinas進(jìn)行了3.5億美元的股權投資。
諾華還是選擇與Arvinas合作。在今年4月中旬以1.5億美元的預付款、潛在高達10.1億美元的額外付款取得Arvinas第二代PROTAC技術(shù)開(kāi)發(fā)的雄激素受體(AR)降解劑ARV-766的全球權益,同時(shí)還獲得其臨床前AR-V7項目的資產(chǎn)購買(mǎi)協(xié)議,正式進(jìn)軍PROTAC領(lǐng)域。
除此以外,幾乎大部分MNC都涉足了PROTAC領(lǐng)域,包括拜耳于2021年以20億美金收購Vividion,從而獲得其獨有的蛋白降解技術(shù);BMS與Evotec在2018年達成初步合作后,2022年再次豪擲50億美元,進(jìn)一步布局蛋白質(zhì)降解領(lǐng)域;2023年,默沙東以潛在25億美元付款與C4 Therapeutics簽署獨家許可和合作協(xié)議,以開(kāi)發(fā)抗體偶聯(lián)蛋白降解藥物……
目前,PROTAC已成為各大MNC下一階段的必爭之地,不過(guò)技術(shù)核心依然掌握在A(yíng)rvinas這類(lèi)的初創(chuàng )企業(yè)手中。PROTAC正上演著(zhù)邊緣革命的故事。
一次“潛在”超車(chē)機會(huì )
PROTAC在國外如火如荼之際,國內藥企的布局也在跟進(jìn)。
由于PROTAC仍是驗證中的機制,領(lǐng)頭羊Arvinas成立也僅11年,首 款PROTAC藥物進(jìn)入臨床僅5年,相較于抑制劑、抗體、細胞療法等領(lǐng)域,國內與國外在PROTAC領(lǐng)域的差距相對較小。
同時(shí),在政策層面,《“十四五”醫藥工業(yè)發(fā)展規劃》將包括PROTAC技術(shù)在內的前沿核心技術(shù)和藥物納入其中。在產(chǎn)業(yè)政策的引領(lǐng)下,國內目前專(zhuān)注于PROTAC藥物開(kāi)發(fā)的初創(chuàng )公司超過(guò)30家,各頭部創(chuàng )新藥企紛紛布局PROTAC技術(shù)平臺。
據不完全統計,目前全球進(jìn)入臨床試驗階段PROTAC藥物約有34個(gè),其中國產(chǎn)PROTAC就占了16個(gè)。
圖:國內PROTAC臨床管線(xiàn)一覽,來(lái)源:德邦證券
百濟神州是國內重注PROTAC的創(chuàng )新藥企代表。BGB-16673是一款靶向BTK的蛋白降解劑,是百濟神州首個(gè)基于其蛋白降解CDAC技術(shù)平臺開(kāi)發(fā)且進(jìn)入臨床階段的產(chǎn)品。臨床前數據顯示,BGB-16673能克服C481S耐藥,有望突破患者對澤布替尼和其他BTK抑制劑耐藥性的問(wèn)題。目前,BGB-16673已啟動(dòng)治療復發(fā)、難治MCL、CLL的II期臨床研究,研發(fā)進(jìn)度處于領(lǐng)先地位。
恒瑞醫藥在PROTAC領(lǐng)域,采取fast-follow策略,自主建立了檢測PROTAC三元復合物和細胞內蛋白降解的技術(shù)平臺,目前已有三款處于臨床階段的藥物。其中HRS-5041(AR PROTAC)、HRS-3738(CRBN)分別適用于轉移去勢抵抗前列腺癌、多發(fā)性骨髓瘤,處在I期臨床,HRS-1358(ER PROTAC)適用于乳腺癌已處于II臨床階段。
開(kāi)拓藥業(yè)的GT20029是全球首個(gè)進(jìn)入II期臨床階段的外用PROTAC化合物。2024年4月21日,其外用治療男性雄激素性脫發(fā)(脫發(fā)或AGA)的中國II期臨床試驗達到主要研究終點(diǎn)。
海思科在國內布局PROTAC技術(shù)平臺已超過(guò)五年,現有三款在研的處于臨床I期PROTAC藥物:HSK29116(BTK-PROTAC)、HSK40118(EGFR-PROTAC)和HSK38008(AR-PROTAC)。
海創(chuàng )藥業(yè)是國內另一家較早進(jìn)行PROTAC技術(shù)研發(fā)的企業(yè),其HP518與Arvinas的ARV-110類(lèi)似,靶向難以成藥的AR剪切突變體以治療耐藥性前列腺癌,也是中國首 款進(jìn)入臨床階段的口服AR PROTAC在研藥物。
2020年12月,亞盛醫藥與密西根大學(xué)達成協(xié)議,將獲得一項基于 PROTAC 技術(shù)開(kāi)發(fā)的MDM2蛋白降解劑的全球獨家權益。該臨床候選物已進(jìn)入IND申報試驗階段, PROTAC也是亞盛醫藥未來(lái)重點(diǎn)布局的技術(shù)平臺之一。
除了創(chuàng )新藥企,藥明康德、康龍化成、美迪西等CRO公司也在加大PRAOTC技術(shù)的布局。其中藥明康德早在2014年就布局了PROTAC藥物發(fā)現和測試平臺,通過(guò)這一技術(shù)平臺為全球眾多的Biotech賦能。自2021年起,藥明康德在靶向蛋白降解領(lǐng)域的全球市場(chǎng)滲透率高達66%。
綜合目前在研的PROTAC管線(xiàn),無(wú)論是管線(xiàn)數量、質(zhì)量、臨床進(jìn)度、還是技術(shù)實(shí)力,國內企業(yè)在PROTAC領(lǐng)域都有與國外企業(yè)一較高下的實(shí)力。
中國汽車(chē)產(chǎn)業(yè),落后了歐洲100年,但正是新能源汽車(chē)的契機,讓中國新能源汽車(chē)實(shí)現換道超車(chē)。與之類(lèi)似,PROTAC技術(shù)也是藥物底層研發(fā)邏輯的迭代,雖然中國藥企仍落后于海外,但我們已經(jīng)能夠看到類(lèi)似的機會(huì )可能。
當然,我們也要清醒地認識到,對PROTAC藥物的開(kāi)發(fā)才剛剛開(kāi)始,還面臨著(zhù)諸多問(wèn)題和挑戰。例如脫靶毒性、細胞通透性、分子穩定性、以及是否存在新的耐藥性等都是PROTAC研發(fā)所必須面臨問(wèn)題。但創(chuàng )新藥研發(fā)就是要去解決問(wèn)題、探索未知,相信隨著(zhù)進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā),PROTAC將為人類(lèi)帶來(lái)更多的福祉。
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