以下文章来源于生物制药小编 ，作者清风
PROTACs已被用于降解感兴趣的蛋白靶标。与小分子抑制剂相比，PROTAC可以降解细胞内的任何蛋白质，包括不可成药的靶点，如转录因子和支架蛋白。尽管前景看好，但传统的PROTAC通常表现出不利的药代动力学，并且缺乏肿瘤特异性，这可能会由于它们在正常组织中的非特异性分布而导致全身毒性。因此，实现肿瘤特异性递送并增强PROTAC的抗肿瘤效力仍然是一个巨大的挑战.
为了实现PROTAC的肿瘤靶向递送，目前已经有几种策略被开发出来，例如抗体-PROTAC、叶酸-PROTAC和Aptamer-PROTAC结合物以及Poly-PROTAC纳米颗粒。这些修饰的PROTAC显示出更好的肿瘤蓄积和抗肿瘤效力。本文就目前增强PROTAC肿瘤特异性靶向的策略做一个简单介绍。
抗体-PROTAC （DAC）
建立在带有细胞毒性有效载荷的ADC不断取得的临床和商业成功基础之上，为了改善其DMPK特性，使PROTAC降解剂在体内能够更加有效的递送，不少研究探索了将PROTAC降解剂与单克隆抗体偶联。抗体与PROTAC降解剂所产生的新的分子被称为“降解剂-抗体结合物”(DAC)，它相对于PROTAC分子具有几个潜在的优势：(1)可以在体内递送具有较差物化性质或DMPK特性的降解剂；(2)避免了复杂的配方，这些配方通常是使PROTAC在体内暴露中获得活性所必需的；(3)将感兴趣的PROTAC分子靶向特定的肿瘤或组织。
最早发表在同行评审的文献中的DAC的例子之一出现在2020年初，其描述了高效力的、基于VHL连接的针对溴结构域蛋白4(BRD4)的降解剂 (GNE-987)通过新的含二硫键的可切割连接子连接到靶向CLL1抗体上（图1）。
目前还有许多其他报道的针对其他靶点的DAC用于肿瘤靶向（图2），这里不再一一详述。
叶酸-PROTAC
叶酸受体α(FOLR1)是向癌细胞输送药物的最明确的靶点，因为FOLR1在许多癌症类型中高表达，如卵巢癌、肺癌和乳腺癌，而正常组织或细胞的FOLR1表达很低或不表达。除了FOLR1，其他受体，如FOLR2和FOLR3，也能将叶酸输送到细胞，而它们对叶酸的亲和力相对低于FOLR1。因此，FOLR1靶向策略已经在肿瘤成像和癌症靶向药物输送中大量研究与应用，几种FOLR1靶向药物也已处于II/III期临床试验。
这促使研究人员开发了使用叶酸结合策略将PROTACs特定地输送到癌细胞中，以实现目标蛋白的可控靶向降解，从而消除对正常组织的潜在有害毒性。为此，有些研究设计了叶酸-PROTAC，它优先转运到高表达FOLR1的癌细胞中。进入癌细胞后，叶酸-PROTAC在细胞内水解酶的催化下释放叶酸部分，然后PROTAC招募内源性VHL E3泛素连接酶泛化POI，供26S蛋白酶体随后降解(图3)。
图3. 叶酸-PROTAC机制示意图
Aptamer-PROTAC (APC)
Aptamer是单链核酸，具有复杂的三维结构，如茎、环、发夹和G4聚合物。它们通过氢键、范德华力、碱基堆积力和静电效应与目标蛋白结合，具有高特异性和亲和力。Aptamer也称为化学抗体，与其他靶向载体相比具有显著的优势。Aptamer适合大规模制备，因为它们可以通过DNA固相自动合成；结构易于修饰，便于高效、可控地形成多种药物结构，并改善其水溶性；Aptamer表现出良好的组织渗透性和体内安全性，而没有明显的免疫原性。
近年来，Aptamer被广泛应用于针对人类肿瘤的靶向治疗。核酸Aptamer AS1411(AS)富含鸟嘌呤碱基，能特异性识别并结合nucleolin，nucleolin在肿瘤细胞膜上高度表达，被广泛用作肿瘤靶向治疗的生物标志物。AS本身对nucleolin过表达的肿瘤具有良好的抑制活性，目前正在进行II期临床试验。此外，AS 被广泛用作小分子药物靶向肿瘤递送的转运剂。
受到Aptamer在靶向癌症治疗中的前景的启发，研究人员开发了将Aptamer与传统的PROTAC相结合从而改善原始PROTAC的肿瘤靶向特性和抗肿瘤效力。题为“Aptamer-PROTAC Conjugates (APCs) for Tumor-specific Targeting in Breast Cancer”的研究，通过用AS Aptamer和一个可切割的连接子对BET PROTAC进行修饰，设计了第一个Aptamer -PROTAC结合物 (APC)(图4)。该APC对nucleolin高表达的MCF-7乳腺癌细胞显示出良好的特异性和有效的BET降解作用。因此，APC策略可能提供一个有价值的工具，通过改善传统PROTAC的水溶性、肿瘤靶向能力、抗肿瘤效果以及减少对正常器官的副作用来克服其缺点。
Poly-PROTAC纳米颗粒
近日在Nature Communications期刊上发表了“Engineered bioorthogonal POLY-PROTAC nanoparticles for tumour-specific protein degradation and precise cancer therapy”的研究，该研究设计了一种肿瘤微环境可激活的Poly-PROTAC纳米平台，用于实现PROTAC肿瘤特异性的抗肿瘤性能。
为了概念验证，该研究设计了用于肿瘤靶向BRD4的Poly-PROTAC纳米颗粒（图5）。首先合成了四种基于VHL的小分子Poly-PROTAC，然后设计了一系列可还原活化的多聚PROTAC，并自组装成胶束纳米粒用于系统的PROTAC递送。随后，设计了一种负载二苯并环辛炔(DBCO)的前靶向纳米颗粒，通过原位点击反应来增强叠氮修饰的Poly-PROTAC纳米颗粒在肿瘤内的蓄积。在内化到肿瘤细胞后，Poly-PROTAC纳米颗粒通过谷胱甘肽(GSH)介导的二硫键还原释放PROTAC有效载荷。研究发现，在MDAMB-231乳腺癌小鼠模型中，当Poly-PROTAC纳米颗粒与光动力疗法(PDT)相结合时，可以协同诱导肿瘤细胞凋亡。因此这项研究提供了一种用于肿瘤特异性PROTAC递送和增强癌症疗效的通用纳米平台。
图5. Poly-PROTAC纳米颗粒结构以及MOA示意图
准确地将PROTAC输送到肿瘤和有效地在肿瘤细胞内降解POI仍然是一个艰巨的挑战。因此，非常需要开发新型的PROTAC，用于肿瘤特异性POI的降解，同时将靶标上、肿瘤外的不良反应降至最低。目前大量的研究已经开发了二代PROTAC，以实现更多的肿瘤积累、更深的肿瘤穿透和更强的POI降解性能。尽管都还在临床前阶段，但我们有理由期待这些策略可以尽快的转换到临床益处，从而更好的帮助患者。
