药源解析

PROTAC和衍生技术是最近10年小分子药物研发的一个重要前沿，今年的ASCO年会上将报道第一个PROTAC药物ARV101的临床数据。从公布的摘要看虽然疗效一般、但也没有发现意外副作用。一个长途奔袭新技术第一脚打门能做到这样已经不错了，以后业界可以从靶点、链接酶、到PROTAC设计的多角度优化。今天罗氏刚刚出资1.35亿美元联手Vividion开发新型E3连接酶的共价配体。E3连接酶的天然顾客都是蛋白，所以链接酶的小分子配体不太容易找，目前业界还在啃老VHL、Cereblon。人体有600多个E3链接酶，所以还有很大扩展空间。最近的ENDTAC、LYTAC技术有望解决膜蛋白、游离蛋白的降解，也可能显著扩展蛋白降解技术应用范围。

今天说的这篇文章是为了解决PROTAC技术的另一个难点、即口服吸收和过膜性差的问题。PROTAC因为是双功能分子所以注定分子量较大，1000左右很常见。另外链接两个配体通常需要一些柔性较大的分子片段，更恶化了药代性质。这个CLIPTAC设计利用了化学生物学中的一个常见点击反应，即反式烯与四嗪的所谓反向电子需求Diels-Alder反应。这个反应与生成三氮唑的经典点击反应类似，只有这两个官能团之间能高效率反应、而与其它活性基团没什么交叉反应，所以特异性很高。因为PROTAC被一分为二，所以每一部分进入细胞都比较容易。进入细胞后烈火与干柴形成PROTAC，降解目标蛋白。

这个思路与以前一个叫做动态组合化学有点类似。假设蛋白表面有两个临近的结合腔，你可以同时筛选两个分别能与这两个结合腔结合的片段。如果这两个片段能在蛋白表面通过化学反应链接起来，则可以找到活性更高的配体。因为自由能叠加可以带来结合常数的指数增长，所以理论上这个策略可以非常有效、这也是最早基于片段药物设计（linked fragments）的思路。但是能在水溶液中发生的可逆反应不多，所以这个技术虽然想法不错但没有真正发现什么优质先导物。点击化学因为结构比较复杂不适合空间狭小的同一蛋白表面，所以也不能用在这个技术上。

CLIPTAC本质上是一个前药设计，所以也会面临所有前药需要面临的难题。一个主要难题是如果没到目的地就发生了反应则game over，因为这个PROTAC太大不能进入细胞。再一个就是到了目的地反应太慢也不行，因为两个片段也都会象所有药物一样在规定时间内被代谢掉。这要求这个化学反应能在室温中性水溶液中、在nM浓度下以足够速率发生，这是一个非常严格的要求。化学家（主要是Sharpless）能在成千上万的化学反应中找到一只手能数过来的几个所谓点击化学反应是个了不起的成就。虽然这些反应在传统有机合成中只能算是丑小鸭，但在现代化学生物学研究中起到不可或缺的关键作用。