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作者:如是
您是否想过,如果身体里的某个“蛋白”介导了疾病的发生,除了用药物去抑制它的功能,还有没有别的办法?答案是有的!一种叫做“蛋白水解靶向嵌合体”(简称PROTAC)的全新药物技术,就像一把智能钥匙,精准地找到并清除这些致病蛋白。
蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC)诱导泛素-蛋白酶体系统,降解致病的靶蛋白,为新药研发提供了一种全新的思路。依据这项技术,一款名为ARV-471的靶向药物,高效且精准地降解雌激素受体,为激素受体阳性的晚期乳腺癌患者带来了新的希望。今天,我们就一起来了解PROTAC技术的神奇原理。
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泛素 - 蛋白酶体系统的发现
早在1942年,科研人员就发现我们体内的蛋白质始终处在动态平衡中:一边持续合成,一边不断降解。在此后近半个世纪里,细胞内蛋白质究竟如何被降解清除成为生命科学领域重点研究的核心问题。
1975年,科学家从牛胸腺中分离出一种仅含 76 个氨基酸的小型蛋白。后续研究发现,这种蛋白广泛存在于动植物、微生物等几乎所有生物的各类组织内,因此被命名为泛素蛋白(Ubiquitine)。
上世纪70至90年代,大量研究证实泛素蛋白在蛋白质降解过程中起到不可替代的核心作用,一系列里程碑式研究完整揭示了细胞内蛋白降解的核心机制 ——泛素-蛋白酶体系统(简称 UPS)。凭借对UPS的突破性发现,来自以色列与美国的三位科学家共同斩获 2004 年诺贝尔化学奖。这套系统的完整理论,也为后来 PROTAC 新型药物技术的诞生打下了至关重要的理论根基。
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什么是泛素-蛋白酶体系统(UPS)
泛素 - 蛋白酶体系统(UPS)是维持人体细胞内蛋白质稳定的核心机制,细胞内 80%~90% 需要被清除的蛋白,都依靠这套系统完成降解;同时它还参与调控人体多种关键生理活动,包括炎症反应、细胞生长分化、细胞周期运转、基因转录、抗原呈递、免疫应答、细胞凋亡、DNA 损伤修复等众多生命过程1。
UPS 降解蛋白质一共分为三步2(见图1):
激活泛素:泛素分子(Ub)与泛素激活酶 E1 结合,完成泛素的活化;
2. 传递泛素:被激活的泛素分子转移至泛素结合酶 E2 上;
3. 标记并降解蛋白:泛素连接酶 E2-E3 复合物,将泛素标记到需要清除的靶蛋白表面;
被泛素标记后的蛋白会被细胞内的蛋白酶体识别,彻底分解为氨基酸,供细胞重新利用。
图1. 泛素一蛋白酶体系统(UPS)降解蛋白的过程(见参考文献2)
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PROTAC 技术:人为 “劫持” 细胞天然降解系统清除致病蛋白
PROTAC 全称蛋白水解靶向嵌合体(Proteolysis-targeting chimera),是一种颠覆性的全新药物研发思路,简单来说,它能借用人体自身的 UPS 降解系统,主动清除引发疾病的有害蛋白。PROTAC 本身是小分子或多肽类化合物,整体由三部分组成:靶向致病蛋白的配体、招募 E3 泛素连接酶的配体、连接两者的化学连接子。
进入人体细胞后,PROTAC 会同时结合目标致病蛋白(POI)和细胞内的 E3 泛素连接酶,组装形成靶蛋白 - PROTAC-E3 泛素连接酶三元复合物。复合物形成后,细胞会误将致病蛋白判定为 “需要清理的废弃蛋白”,给它挂上泛素标签;随后依靠泛素 - 蛋白酶体系统,完整降解掉致病靶蛋白(图2)3。
图2. PROTAC的作用机制 (见参考文献3) POI:目标蛋白,E2 泛素结合酶, E3 泛素连接酶;Ub泛素
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PROTAC相比传统靶向药的独特优势
目前临床常用的小分子靶向药(如激酶抑制剂 TKI),作用逻辑是 “占位抑制”:药物分子占据致病蛋白的活性位点,仅阻断蛋白的功能,但蛋白本身依然留在细胞内,长期使用容易出现耐药、靶点反弹等问题。而 PROTAC 属于事件驱动型药物,二者核心区别在于:传统TKI只 “封住蛋白活性”,PROTAC 直接 “清除致病蛋白”。它不需要持续占据蛋白活性位点,就能诱导靶蛋白被彻底降解。
这一特性解决了传统靶向药的一大难题:许多过去被认为 “无法开发药物” 的致病靶点,如今借助 PROTAC 技术都有了治疗突破口,极大拓宽了肿瘤新药的研发范围。
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乳腺癌PROTAC 药物ARV-471高效降解雌激素受体(ER)
ARV-471(化学名 Vepdegestrant)是Arvinas开发的一款可口服、靶向ER的蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC),可诱导野生型和突变型ER的降解,在HR+HER2-转移性乳腺癌的临床试验中,展现出十分亮眼的效果。2021年7月,辉瑞以高达20.5亿美元的总交易额引进该产品的全球权益。
ARV-471的一端与ER的配体结合,另一端募集E3泛素连接酶,为ER打上泛素“标签”,促进它们被蛋白酶体降解(见图3)。氟维司群作为雌激素受体降解剂 (SERD),是HR+HER2-晚期乳腺癌经典内分泌药物。
图3. ARV-471的作用机制 (见参考文献4)
基础研究发现ARV-471的ER降解效率高达89%,优于氟维司群的40-50%。相比氟维司群,ARV-471具有更强的抗肿瘤活性,与哌柏西利联用缩瘤效果更佳(见图4)4。
图4. ARV-471抗肿瘤活性优于氟维司群,与哌柏西利联用时缩瘤效果更佳(见参考文献4)
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ARV-471治疗乳腺癌的临床研究数据
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临床I期:评估ARV-471安全性和抗肿瘤活性
纳入83名已经接受过多种全身治疗、多药耐药的晚期 HR+/HER2 -乳腺癌患者,每日口服 ARV-471,剂量30mg~700mg逐步爬坡5-6。
疗效。整体患者:36.1% 人实现肿瘤稳定超半年、缩小或完全消失(临床获益率 CBR=36.1%);重点受益人群(ESR1 突变患者):近一半患者获益,CBR=48.8%;客观缓解率 11.5%,即肿瘤显著缩小;用药 1 个周期就能在外周血中检测到突变肿瘤 DNA 大幅下降,药效起效快且持续。
安全性。不良反应大多轻微(1 级),最常见:恶心(27%)、乏力(20%)、呕吐(10%);整体耐受好,未找到最大耐受剂量。
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临床II 期研究(VERITAC):
锁定最优口服剂量并进一步探索疗效副标题
71 名多线治疗失败的晚期患者,分两组:每日 200mg、每日 500mg。疗效:整体人群肿瘤持续控制率 38.0%;ESR1 突变患者获益更突出,CBR 达 51%;200mg 与 500mg 两组疗效几乎无差别,为了降低副作用,最终确定每日 200mg作为 III 期标准治疗剂量7。
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临床3期随机对照研究(VERITAC-2)
(上市注册研究,入组624 例患者)
这是全球首个 PROTAC 药物大型 III 期对照研究8-9,直接对比新药 ARV-471(口服 200mg 每日一次)和传统药物氟维司群(每月肌肉注射),入组人群为既往内分泌治疗联合CDK4/6抑制剂耐药的晚期 / 转移性 ER+/HER2 - 乳腺癌患者。
1).疗效对比。主要终点:未发生疾病进展的中位时间,m-PFS。ESR1突变人群:对比氟维司群,ARV-471降低疾病进展风险43%。次要终点: 肿瘤明显缩小的比例(客观缓解率 ORR):18.6% vs 4.0%;和长期稳定控制肿瘤比例(CBR):42.1% vs 20.2%。ARV471治疗后患者疼痛减轻、生活质量显著提升,总生存期数据仍在随访中。
2). 安全性对比(副作用轻中度为主,可控)
绝大多数不良反应为 1~2 级(轻微、中度,不影响正常生活);因副作用永久停药率仅 2.9%,最常见不适:疲劳乏力、转氨酶轻度升高、恶心,基本对症处理即可缓解。
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ARV-471 联合哌柏西利
临床数据(联合方案潜力巨大)
2023年公布联合用药研究结果10,46 名多线耐药晚期患者口服“ARV-471(200mg /
天)+哌柏西利”组合。肿瘤明显缩小比例达 42%;肿瘤控制时间优于单药效果,未来有望成为重要联合治疗方案。
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总结
2026年5月1日,Arvinas宣布美国食品药品监督管理局(FDA)已批准ARV-471(化学名:Vepdegestrant,商品名:Veppanu)用于治疗既往接受过内分泌药物治疗的携带ESR1突变的ER+/HER2-晚期或转移性乳腺癌患者。这是全球首个获批上市的PROTAC药物。
ARV-471不用每月打针,口服治疗更方便;相比传统氟维司群,对突变雌激素受体清除能力更强,能明显延长肿瘤稳定时间,缩小肿瘤;副作用以轻度恶心、乏力为主,可以长期坚持服用。期待ARV-471在中国尽快上市。
免责声明:ARV-471(化学名:Vepdegestrant)在中国尚未获批,本文内容基于公开发表的研究数据,旨在进行科普信息分享,不能替代专业医疗建议。所有治疗决策请遵从您的主治医师指导。
图片来源:包图网
参考文献
1. 王春玲,王佳,张剑梅,王明晓.泛素-蛋白酶体系统的研究进展[J].中国心血管病研究,2012,10(5):394-398.
2. Bing Gong, Miroslav Radulovic, Maria E. Figueiredo-Pereira, et al. The Ubiquitin-Proteasome System: Potential Therapeutic Targets for Alzheimer’s Disease and Spinal Cord Injury. Front. Mol. Neurosci., 26 January 2016.
3. Nalawansha DA, Crews CM. PROTACs: An Emerging Therapeutic Modality in Precision Medicine.Cell Chem Biol. 2020 Aug 20;27(8):998-1014.
4. Snyder LB, et al. AACR 2021. The Discovery of ARV-471, an Orally Bioavailable Estrogen Receptor Degrading PROTAC® for the Treatment of Patients with Breast Cancer.
5. Hamilton E, et al. SABCS 2021. PD13-08.
6. Hamilton E, et al. ESMO 2023. Poster 390P.
7. Hamilton E, et al. 2022 SABCS GS3-03.
8. Hamilton E, et al. LBA 1000, 2025 ASCO
9. Mario Campone, et al. 2025 ESMO 489MO
10. Hamilton E, et al. SABCS 2023. PS 15-03.
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