PROTAC(蛋白降解靶向嵌合體)是一個(gè)雙功能小分子,靶蛋白配體和E3泛素連接酶配體通過(guò)連接臂連接在一起形成一個(gè)三聯(lián)體化合物。在體內(nèi),PROTAC利用泛素-蛋白酶體途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)靶蛋白的降解。
PROTAC技術(shù)原理 (來(lái)源:JMC)
PROTAC的作用機(jī)制和傳統(tǒng)藥物不同,大部分的小分子抑制劑和抗體藥物,都是通過(guò)占位驅(qū)動(dòng)發(fā)揮藥效,即通過(guò)與靶蛋白的活性位點(diǎn)結(jié)合,和內(nèi)源性底物相競(jìng)爭(zhēng)起到抑制蛋白質(zhì)或酶的功能的作用。這對(duì)藥物和靶蛋白間的親和力、藥物的半衰期等要求。
小分子干擾RNA利用基因沉默,通過(guò)調(diào)控基因而發(fā)揮作用,但RNA半衰期短易降解,近年來(lái)的GalNAc偶聯(lián)RNA技術(shù)雖然成功的實(shí)現(xiàn)了肝靶向并提高了RNA的逃逸率,但是總體來(lái)講RNA藥物的遞送仍是個(gè)難題。
PROTAC與上述幾種藥物有所不同,首先,它并不一定要和靶蛋白的活性位點(diǎn)結(jié)合才能發(fā)揮作用,與靶蛋白非活性位點(diǎn)有中等結(jié)合力即可實(shí)現(xiàn)對(duì)靶蛋白的降解。有研究表明,PROTAC分子對(duì)靶蛋白p38α的結(jié)合力只有Kd=11μM時(shí),都可以有效的實(shí)現(xiàn)降解(DC50 = 210 nM, Dmax = 91%),其次,在整個(gè)作用過(guò)程中,PROTAC起到的是一個(gè)“紅娘”的作用,在E3連接酶和靶蛋白之間牽線搭橋,靶蛋白和E3連接酶相互靠近接受泛素化后“紅娘”便從兩者之間釋放出來(lái),繼續(xù)為下一對(duì)牽線、循環(huán)往復(fù),因此PROTAC降解蛋白具有催化特性,低劑量就可以發(fā)揮作用。
Pharmacology & Therapeutics
PROTACs的研究不僅針對(duì)經(jīng)典的藥物靶點(diǎn)(雌雄激素受體、蛋白激酶等),還包括轉(zhuǎn)錄因子、蛋白質(zhì)骨架等。未來(lái),它有希望在多種疾病的治療中發(fā)揮作用,其中對(duì)癌癥的治療最值得期待,目前在研的大多數(shù)為癌癥靶點(diǎn)。此外,PROTAC在病毒感染、免疫等方面也有所涉及。
PROTAC的技術(shù)特點(diǎn)
目前傳統(tǒng)小分子藥物、抗體藥物只能針對(duì)約15%的蛋白靶點(diǎn)起作用,剩下的85%蛋白靶點(diǎn)令科學(xué)家“束手無(wú)策”,難以設(shè)計(jì)出有效的藥物。這些“臭名昭著”的靶點(diǎn)之所以難成藥主要是受其結(jié)構(gòu)限制。它們的活性位點(diǎn)及其附近表面光滑平坦,缺乏有利于小分子結(jié)合的口袋,而且很多蛋白位于胞內(nèi),大分子藥物又很難入胞發(fā)揮作用。PROTAC與眾不同的作用機(jī)制有望打破這一僵局。
正如上文所講,PROTAC發(fā)揮作用有別于傳統(tǒng)藥物依賴分子和靶蛋白緊密結(jié)合,主要取決于配體誘導(dǎo)的E3連接酶和靶蛋白的相互靠近。
PROTAC降解靶蛋白這一特性也為解決耐藥性問(wèn)題提供了新的思路。以克服衣魯替尼產(chǎn)生的耐藥性為例,80%的慢性淋巴細(xì)胞白血病患者在接受衣魯替尼治療后都會(huì)發(fā)生C481S突變。2018年Crews課題組研發(fā)的PROTAC分子MT-802可有效克服衣魯替尼產(chǎn)生的C481S耐藥突變。
2019年饒燏等學(xué)者基于CRBN配體設(shè)計(jì)的靶向BTK的蛋白可以有效降解多種臨床突變型BTK蛋白,克服因BTK突變引起的對(duì)衣魯替尼的耐藥性。
此外PROTAC降解蛋白的特性賦予了它清除靶蛋白的功能,這意味著它不僅僅可以影響到蛋白的酶功能,還能影響到蛋白的非酶功能。
目前,國(guó)外已經(jīng)有了幾家專注于PROTAC研發(fā)的初創(chuàng)公司,他們的創(chuàng)始人均為PROTAC分子、E3連接酶的專家。
PROTAC臨床在研品種及其臨床試驗(yàn)進(jìn)行情況
PROTAC初創(chuàng)企業(yè)同時(shí)吸引了多家資本注入,其中國(guó)外的Nextech Invest和Third Rock Ventures投資了多家PROTAC初創(chuàng)公司,國(guó)內(nèi)的紅杉資本、民和資本、弘暉資本、通和毓承也有參投。國(guó)內(nèi)布局PROTAC的公司研發(fā)雖尚處于早期階段,但也吸引到了凱泰資本、弘暉資本等的投資。
國(guó)外PROTAC公司一覽
Arvinas
Arvinas是由PROTAC鼻祖Crews教授在2013年創(chuàng)建,目前公司規(guī)模較小,團(tuán)隊(duì)只有83人,2018年9月,在納斯達(dá)克上市,市值15.52億元。
Arvinas融資情況 (數(shù)據(jù)來(lái)源:Owler)
公司基于PROTAC技術(shù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)新型小分子藥物,該平臺(tái)目前已經(jīng)設(shè)計(jì)除了可口服給藥、跨越血腦屏障的PROTAC分子,未來(lái)目標(biāo)的是靶向“難成藥”靶點(diǎn)、拓展E3連接酶、提高成功率(現(xiàn)有成功率95%)和選擇性,研發(fā)管線由抗腫瘤藥物和神經(jīng)疾病藥物兩大部分組成。
其中,ARV-110和ARV471為進(jìn)展最快的產(chǎn)品,已經(jīng)進(jìn)入了1期臨床試驗(yàn),目前1期臨床安全性和藥代動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)已公布,在體內(nèi)具有良好的耐受性,受疫情影響,臨床有效性數(shù)據(jù)暫緩公布。
Arvinas研發(fā)管線 (來(lái)源:公司官網(wǎng))
公司與多家機(jī)構(gòu)開(kāi)展合作推進(jìn)PROTAC的藥物研發(fā),2017年與DEL篩選技術(shù)供應(yīng)商Macroceutics建立合作關(guān)系,2020年與藥物開(kāi)發(fā)咨詢公司Certara展開(kāi)合作。
此外,Arvinas與多家國(guó)際知名大藥企及國(guó)內(nèi)CRO公司藥明康德展開(kāi)合作。
Arvinas的戰(zhàn)略合作 (數(shù)據(jù)來(lái)源:公開(kāi)信息整理)
Kymera Therapeutics
Kymera成立于2016年,公司位于美國(guó)麻省劍橋市,規(guī)模較小,團(tuán)隊(duì)成員有36人,公司CEO Laurent Audoly具有20多年的藥物研發(fā)經(jīng)驗(yàn),曾在Pierre Fabre擔(dān)任研發(fā)部門的負(fù)責(zé)人。
Kymera致力于發(fā)展蛋白降解治療技術(shù),建立了獨(dú)特的Pegasus平臺(tái),該平臺(tái)可利用生物信息學(xué)驅(qū)動(dòng)靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)、建立的E3連接酶庫(kù)、擁有先進(jìn)的蛋白降解檢測(cè)手段和高水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)模型。
Kymera的Pegasus平臺(tái) (來(lái)源:公司官網(wǎng))
Kymera的研發(fā)管線由炎癥和腫瘤兩部分組成,主要針對(duì)IRAK4蛋白,IRAK4在先天免疫中起重要作用,公布的臨床前數(shù)據(jù)顯示,它們?cè)O(shè)計(jì)的PROTAC可以有效降低皮膚和脾的IRAK4的水平,并可以減少皮膚變厚,循環(huán)Th1和Th17細(xì)胞因子達(dá)到局部激素治療的水平,口服給藥具有良好的耐受性。
此外它們還針對(duì)STAT3開(kāi)發(fā)了PROTAC分子,細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,KYM-003可以連接E3連接酶和靶蛋白形成三元復(fù)合物,并且高選擇性降解STAT3,動(dòng)物試驗(yàn)表明,單次服用KYM-003 24小時(shí)內(nèi),STAT3總水平下降了90%,重復(fù)給藥顯示劑量依賴性抗腫瘤活性,具有良好的耐受性。
Kymera的研發(fā)管線 來(lái)源:公司官網(wǎng)
Kymera與多家公司建立了合作關(guān)系,包括國(guó)內(nèi)的藥明康德。
Kymera的戰(zhàn)略合作 (來(lái)源:公司官網(wǎng))
C4 Therapeutics
C4 Therapeutics由哈佛大學(xué)Dana-Farber癌癥研究所的理事Marc A. Cohen和Dana-Farber的三位教授Ken、Nathanael、James Bradner在2015年共同創(chuàng)立,公司團(tuán)隊(duì)成員不足百人。James Bradner現(xiàn)在諾華生物醫(yī)學(xué)研究所領(lǐng)導(dǎo)PROTAC的研發(fā)。
C4T的融資情況 (來(lái)源:crunchbase)
公司致力于開(kāi)發(fā)新型的抗腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和其他由蛋白所致的重要疾病藥物。公司依托James Bradner發(fā)展的Degronimid技術(shù)降解靶蛋白,開(kāi)發(fā)基于CRBN靶向降解BRD4的PROTAC分子。目前公司的研發(fā)管線未公開(kāi)。
公司于多家企業(yè)開(kāi)展了合作,包括Calico,C4與其共同開(kāi)發(fā)抗衰老藥物;羅氏,C4與其開(kāi)發(fā)抗腫瘤藥物;百健,C4與其開(kāi)發(fā)神經(jīng)疾病治療藥物。
Vividion
Vividion成立于成立于2014年,其核心技術(shù)主要來(lái)源于Scipps研究所,創(chuàng)始人有Benjamin Cravat、Phil Baran、余金權(quán)。
Vividion的融資情況 (來(lái)源:crunchbase)
Vividion致力于“難成藥”的靶點(diǎn),Cravatt課題組致力于利用蛋白質(zhì)組小分子篩選技術(shù)和合成化學(xué)技術(shù),建立帶有可共價(jià)修飾的小分子片段庫(kù)。
公司目前的研發(fā)管線尚未公開(kāi),重點(diǎn)關(guān)注免疫相關(guān)疾病,他們正在推進(jìn)4個(gè)不同的藥物,未來(lái)4-5年,期待將4-5個(gè)項(xiàng)目推進(jìn)臨床,并將推動(dòng)蛋白降解新藥進(jìn)入臨床并擴(kuò)大早期階段的治療藥物管線
Nurix
Nurix成立于2009,公司位于加利福尼亞舊金山,三位創(chuàng)始人都是研究E3連接酶的知名學(xué)者。John Kuriyan是泛素連接酶和其他信號(hào)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)專家,MichaelRape博士是泛素依賴性細(xì)胞周期進(jìn)程和致癌生物學(xué)的專家,Arthur Weiss是免疫學(xué)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)領(lǐng)域的專家。
Nurix的融資情況 (來(lái)源:crunchbase)
Nurix具有獨(dú)特的E3連接酶平臺(tái),利用DEL高通量篩選E3連接酶配體,通過(guò)利用/抑制E3連接酶,調(diào)控靶蛋白。
Nurix的E3連接酶平臺(tái) (來(lái)源:公司官網(wǎng))
Nurix的研發(fā)管線專注開(kāi)發(fā)用于免疫介導(dǎo)的疾病和血液癌癥的藥物,包括免疫腫瘤療法。目前研發(fā)管線中進(jìn)展最快的產(chǎn)品是口服的BTK降解劑,預(yù)計(jì)2020年后半年向FDA遞交IND申請(qǐng),另一產(chǎn)品是CBL-B連接酶抑制劑,可以刺激T細(xì)胞活化和IL-2分泌。這兩個(gè)產(chǎn)品都來(lái)自于Nurix的E3連接酶平臺(tái)。
Nurix的研發(fā)管線 (來(lái)源:公司官網(wǎng))
Nurix已與多家公司建立了合作關(guān)系:2015年,同celgene達(dá)成了合作開(kāi)發(fā)協(xié)議,Nurix負(fù)責(zé)候選化合物的篩選和臨床1期試驗(yàn),重點(diǎn)放在E3泛素連接酶配體的選擇和開(kāi)發(fā)上;2019年6月,同吉利德達(dá)成了23.45億美元的全球戰(zhàn)略合作;2020年1月,同賽諾菲達(dá)成了25億美元的戰(zhàn)略合作。
Oncopia Therapeutics
Oncopia Therapeutics成立于2017年,是蘇州安堡藥業(yè)全資控股的公司,蘇州安堡藥業(yè)的董事長(zhǎng)是美國(guó)密西根大學(xué)終身正教授,著名的藥物化學(xué)家王少萌。Oncopia的天使輪由弘暉資本投資。
Oncopia的融資情況 (來(lái)源:crunchbase)
2019年,王少萌帶領(lǐng)課題組在cancer cell上發(fā)表論文,他們?cè)O(shè)計(jì)的PROTAC分子可以靶向降解STAT3蛋白,完全阻斷了STAT3的活性,克服了STAT3抑制劑僅抑制酶活性的不足。
Oncopia計(jì)劃在未來(lái)18個(gè)月內(nèi)在中國(guó)/美國(guó)提交一個(gè)IND,并在接下來(lái)的24-36個(gè)月內(nèi)在中國(guó)/美國(guó)提交2-3個(gè)IND, 開(kāi)始臨床試驗(yàn)。
Cedilla Therapeutics
Cedilla Therapeutics 的創(chuàng)始人包括:三位來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院的教授Alan D’Andrea、Steve Gygi、William Kaelin,和兩位來(lái)自加州大學(xué)的教授Matthew Jacobson、Jack Taunton。
Cedilla的融資情況 (來(lái)源:crunchbase)
公司通過(guò)不同靶點(diǎn)的降解動(dòng)力學(xué)選擇調(diào)控點(diǎn)來(lái)降低其穩(wěn)定性,從而被細(xì)胞內(nèi)已有的降解機(jī)制發(fā)現(xiàn)、降解,他們將使用傳統(tǒng)的小分子藥物,目前有8個(gè)早期項(xiàng)目正在進(jìn)行,具體的研發(fā)管線尚未公開(kāi)。
Cullgen
Cullgen成立于2018年,公司的董事會(huì)兼總裁是Ying Luo博士,2001年曾創(chuàng)立了shanghai Genomics,目前該公司已被GNI Group收購(gòu)。金堅(jiān)教授是另一位聯(lián)合創(chuàng)始人,其最新研究發(fā)表的Science Advances上,實(shí)現(xiàn)了光誘導(dǎo)PROTAC技術(shù)治療腫瘤。
Cullgen有自己的UsmiteTM技術(shù)平臺(tái),致力于開(kāi)發(fā)FIC新化學(xué)實(shí)體,用于治療缺乏有效治療方法的疾病。2019年獲得了紅杉資本和弘暉資本的投資。
Cullgen的融資情況 (來(lái)源:crunchbase)
諾華
諾華PROTAC領(lǐng)導(dǎo)是James Bradner, 是C4 Therapeutics的創(chuàng)始人之一,目前諾華生物醫(yī)學(xué)研究中心的已經(jīng)成功針對(duì)40多個(gè)靶標(biāo)誘發(fā)靶向降解,其中很多靶標(biāo)曾經(jīng)都認(rèn)為不可成藥。
安進(jìn)
安進(jìn)由Raymond Deshaies領(lǐng)導(dǎo)PROTAC的研發(fā),Raymond是PROTACs的創(chuàng)始人之一,安進(jìn)已經(jīng)研發(fā)出一種在細(xì)胞和動(dòng)物層面都有效的PROTAC,具體的癌癥靶點(diǎn)未公布。
國(guó)內(nèi)企業(yè)
凌科藥業(yè)
凌科藥業(yè)由前強(qiáng)生制藥亞太研發(fā)中心(上海)-化學(xué)研發(fā)負(fù)責(zé)人萬(wàn)昭奎博士和前美迪西生物醫(yī)藥股份有限公司生物部副總裁汪俊博士以及前輝瑞制藥藥物化學(xué)總監(jiān)Vazquez博士等人創(chuàng)立,聚焦腫瘤與自身免疫疾病的小分子藥物研發(fā),從事新藥早期研究。
公司的資深創(chuàng)始人有著技術(shù)優(yōu)勢(shì):萬(wàn)昭奎有過(guò)建立靶向蛋白降解平臺(tái)的經(jīng)驗(yàn);汪俊多年前就研究過(guò)Ras;Michael Vazquez和萬(wàn)昭奎在藥物設(shè)計(jì)上有非常豐富的經(jīng)驗(yàn),2018年5月,凌科藥業(yè)在第七屆中國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽生物醫(yī)藥行業(yè)總決賽獲得第一名,
2018年4月凌科藥業(yè)獲得了由凱泰資本領(lǐng)投,冪方資本、國(guó)藥資本跟投的千萬(wàn)美元天使融資。
分迪科技
分迪科技創(chuàng)立于2014年,瞄準(zhǔn)臨床未被滿足的需求,靈活運(yùn)用大數(shù)據(jù)、AI人工智能及分子模擬等技術(shù),有機(jī)地與生物試驗(yàn)相結(jié)合,創(chuàng)新、高效、有序地開(kāi)發(fā)全新作用機(jī)制的突破性蛋白降解新藥。
分迪科技建立了PRODEDTM小分子靶向蛋白降解新藥研發(fā)平臺(tái),將蛋白降解和免疫自調(diào)機(jī)制相結(jié)合,并將人工智能、分子模擬和組合化學(xué)等技術(shù)應(yīng)用于免疫新療法的小分子新藥開(kāi)發(fā)中,加速高成藥性的小分子先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn),促進(jìn)免疫新療法的小分子藥物的開(kāi)發(fā)。
分迪科技研發(fā)管線 (來(lái)源:公司官網(wǎng))
分迪科技的戰(zhàn)略合作不完全匯總 (探針資本整理)
蘇州開(kāi)拓藥業(yè)
開(kāi)拓藥業(yè)成立于2009年,于2016年在內(nèi)地新三板掛牌,2018年6月摘牌,除牌前的市值約為20.38億元。2019年10月完成4500萬(wàn)美元的融資,由上海自貿(mào)區(qū)基金領(lǐng)投,華金資本、建銀科創(chuàng)基金、亦城宏泰及亦融科創(chuàng)和城發(fā)基金等跟投,預(yù)案投資方弘暉資本亦參與本輪融資。其子公司方恩醫(yī)藥同期獲得了6200萬(wàn)美元的融資。
公司專注發(fā)展“best-in-class”和“first-in-class”藥物,圍繞前列腺癌、乳腺癌、肝癌進(jìn)行藥物研發(fā),其核心產(chǎn)品普克魯胺是全球僅有的兩款中同時(shí)針對(duì)單藥和聯(lián)用兩種治療方向的AR拮抗劑,兩者研發(fā)均處在臨床試驗(yàn)的3期階段,進(jìn)度相當(dāng);同類藥物競(jìng)爭(zhēng)者恒瑞醫(yī)藥的SHR-3680的進(jìn)度處在臨床2期階段。
蛋白PROTAC還在篩選化合物確認(rèn)階段。
開(kāi)拓藥業(yè)研發(fā)管線 (來(lái)源:公司官網(wǎng))
五元生物
五元生物成立于2015年,公司位于南昌市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)中興科技園內(nèi),公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)有抗腫瘤新藥研發(fā)、人工智能類器官大數(shù)據(jù)樣本庫(kù)的建立運(yùn)營(yíng)、精準(zhǔn)醫(yī)療和仿生醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)交易和資本運(yùn)作。
2018年,五元生物的的PROTAC技術(shù)入選江西省 “雙千計(jì)劃”高層次創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目,是省內(nèi)僅有的三個(gè)生物類入選項(xiàng)目之一,五元生物想與其類器官相結(jié)合,用類器官技術(shù)可以促進(jìn)新的藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證,并為 PROTAC分子的提供有效性和安全性評(píng)估,進(jìn)而極大提高新藥研發(fā)的成功率,降低新藥研發(fā)的時(shí)間和成本。在藥物研發(fā)領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
成都海創(chuàng)藥業(yè)
海創(chuàng)藥業(yè)成立于2013年,總部坐落于中國(guó)成都,在美國(guó)、澳大利亞等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu),面向全球市場(chǎng)開(kāi)展新藥研究及產(chǎn)業(yè)化。
公司依托全球領(lǐng)先的氘代、PROTAC、高端制劑等技術(shù)平臺(tái),開(kāi)發(fā)具有廣闊市場(chǎng)潛力的重大新藥品種,目前有包括治療前列腺腫瘤、乳腺腫瘤、痛風(fēng)等疾病的多個(gè)創(chuàng)新藥物處于臨床和臨床前不同研究階段?,F(xiàn)有產(chǎn)品管線中,HC-1119(抗去勢(shì)抵抗性前列腺癌新藥)已經(jīng)啟動(dòng)全球多中心臨床III期試驗(yàn),預(yù)計(jì)將于2023年在中國(guó)、美國(guó)等地同步上市;HP501(抗痛風(fēng)和高尿酸血癥新藥)已獲得NMPA頒發(fā)的《臨床試驗(yàn)通知書(shū)》,正在四川大學(xué)華西醫(yī)院GCP中心開(kāi)展臨床I期試驗(yàn)。
公司已申請(qǐng) PCT和中國(guó)發(fā)明專利超過(guò)100項(xiàng),獲得中國(guó)、美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家和地區(qū)專利授權(quán)20 余項(xiàng)。
海創(chuàng)藥業(yè)研發(fā)管線 (來(lái)源:公司官網(wǎng))
目前,海創(chuàng)藥業(yè)已經(jīng)完成了三輪融資,最2019年9月完成了4000萬(wàn)美元的B輪融資,由通德資本和復(fù)星醫(yī)藥領(lǐng)投。
美志醫(yī)藥
上海美志醫(yī)藥成立于2017年,由行業(yè)資深科學(xué)家及國(guó)家“千人計(jì)劃”特聘專家共同創(chuàng)建。公司專注于運(yùn)用PROTAC開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新藥,已建立多條抗腫瘤PROTAC藥物研發(fā)管線,已累計(jì)申請(qǐng)10項(xiàng)PROTAC專利,其中5項(xiàng)PCT專利。
恒瑞醫(yī)藥
2019年7月,恒瑞和上海宏創(chuàng)醫(yī)療科技有限公司收購(gòu)了Princeps Therapeutics 31%的股權(quán),恒瑞出資120萬(wàn)美元,上海宏創(chuàng)醫(yī)療科技有限公司出資280萬(wàn)美元,Princeps Therapeutics是一家生物技術(shù)公司,開(kāi)發(fā)E3連接酶抑制劑。
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