2001年Raymond.Deshaies和Craig.Crews等人提出了PROTAC这个概念，并成功地设计合成了第一批多肽PROTAC用于降解甲硫氨酰氨肽酶2(MetAP-2)。到了2019年，行业先驱Crews教授开发的ARV-110，以全球首个PROTAC药物的身份正式进入临床试验阶段，蛋白降解靶向嵌合体PROTAC(Proteolysis targeting chimeria)越来越受到关注。 PROTAC由三部分组成：一个与E3连接酶结合的配体，用于引导蛋白降解；一个与靶蛋白结合的配体，用于引导小分子的靶向定位；以及一个负责嵌合两个配体的连接子。PROTAC分子进入细胞后，其结构中的目标蛋白(Protein of Interest，POI)配体可特异性地与相应的靶蛋白结合，而另一端可以募集E3连接酶从而形成POI-Linker-E3 ligase三元复合物，其中E3连接酶可介导-POI的多泛素化，被泛素标记的POI被蛋白酶体识别并降解。PROTAC化合物是基于泛素-蛋白酶体系统引起的蛋白质降解的技术，技术原理如附图1所示。 理论上PROTAC是事件驱动的药理作用模式，此过程无需靶蛋白配体长时间占据结合位点，只需三元复合物短暂的形成便可瞬时完成目标蛋白的泛素化，并且PROTAC分子在细胞内可多次循环利用，因此，与传统的小分子抑制剂和大分子抗体相比，PROTAC具有明显的优势，有望将那些难以成药的蛋白靶向成药，并且可能具备用量小、毒性低、不依赖于亲和力、可选择性高、克服靶蛋白突变/过表达引起的耐药等优点。 随着对PROTAC技术研究的不断深入，根据Linker构成的不同，可分为烷基链和PEG链，也有使用刚性更强的炔基双哌啶环、含氮原子的螺环或桥环等作为Linker，以限制PROTAC分子的柔性和自由度。常用的Linker长度一般在4-15个碳原子(或杂原子)。研究者发现Linker结构本身的长度和分子层面的结构对PROTAC药物的活性有着非常重要的影响，此外根据作用靶点的不同，Linker的长短对降解活性的影响也不同。但目前还没有Linker结构设计的通行的规则。此外，Click chemistry(点击化学)由于反应条件较温和、效率较高，常常被应用到PROTAC分子的Linker当中，用于连接两端的分子。 目前文献报道的应用到PROTAC中的E3连接酶主要有CRBN、VHL、cIAP和MDM2。效果较好、使用频次最高的E3连接酶主要是CRBN(60.1％)和VHL(30.1％)两种。其中，CRBN的配体主要是来那度胺、泊马度胺及其类似物，VHL的配体主要是VHL-L。在PROTAC研发过程中，耶鲁大学的Craig Crews博士率先取得关键性突破。他们设计的PROTAC小分子一端可以识别雌激素受体，另一端和泛素连接酶VHL作用，从而导致雌激素受体的泛素化而被降解，进而阻止乳腺肿瘤生长。同期，哈佛医学院的Bradner小组也设计了一个PROTAC化合物，利用CRBN泛素连接酶来降解在癌症上有重要作用的转录因子BRD4。这两项研究都在小鼠模型中成功的抑制肿瘤，克服了蛋白质敲低方法用于治疗的一个主要障碍。自此PROTAC作为一项新兴技术得到生物医学界和工业界的广泛关注，尤其Arvinas公司最近有两个PROTAC化合物展现很好的II期临床效果。与传统小分子抑制剂的“占位驱动”模式抑制蛋白的功能不同，PROTAC采用的是“事件驱动”的药理学作用模式，意味着只需要催化量的药物，就可以降解细胞内靶标蛋白，为难成药靶点抑制剂的发现提供了崭新的途径。 虽然PROTAC技术近年来取得了很大进展，但仍存在一些问题：(1)PROTAC药物分子量较大，难以穿透细胞膜；(2)连接子的长度以及结合位置都会影响到PROTAC的降解能力；(3)作为PROTAC组成部分之一，E3泛素连接酶起着至关重要的作用。虽然E3连接酶是一个庞大的蛋白质家族，已发现600多种E3连接酶能在人体细胞中发挥作用，但目前能真正用于PROTAC设计的E3连接酶配体只有VHL、CRBN、IAPs、MDM2几种。可用E3连接酶及配体的缺乏，限制了PROTAC技术的发展。(4)目前为止VHL、CRBN、IAPs、MDM2虽然被用于PROTAC上，但它们都缺乏对靶蛋白降解速度调控，因为蛋白过快或过慢的降解在某些情况下可能是有害的；(5)另外在PROTAC中最常用的两个泛素链接酶VHL和CRBN也有些缺陷，比如它们在有些细胞中活性低，可能不容易用于肿瘤治疗，如血癌，脑癌，肺癌和肾癌。因此如何使PROTAC更普遍地适用仍然是一个关键而紧迫的问题。 表皮生长因子受体(EGFR)属于ErbB家族，是一种跨膜受体酪氨酸激酶(RTK)，它在细胞增殖、分化和运动中发挥关键作用。EGFR和其它ErbB家族成员的同二聚或异二聚化激活细胞质酪氨酸激酶结构域，从而起始细胞内信号传导。EGFR的过表达或激活突变与许多类型癌症的显现有关，例如胰腺癌、乳腺癌、多形性胶质母细胞瘤、头颈癌和非小细胞肺癌。已经确定EGFR酪氨酸激酶结构域中的激活突变是NSCLC的致癌驱动因子。EGFR突变是NSCLC中常见的驱动基因突变，不同的EGFR突变对不同的EGFR-酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI)具有不同的敏感性。第一代EGFR抑制剂主要有Gefitinib和Erlotinib其能够有效抑制EGFR(Del19)和EGFR(L858R)突变体，但第一代抑制剂在用药一年后往往会产生EGFR(T790M)的耐药突变，从而降低和抑制剂的结合；第二代EGFR抑制剂主要有Afatinib和Dacomitinib其不仅能够抑制EGFR(Del19)和EGFR(L858R)突变体，也能抑制EGFG(T790M)突变体，但由于其对野生型EGFR(WT)没有选择性，往往具有较大的副作用；第三代抑制剂主要有奥希替尼(Olmutinib)，奥希替尼则解决了第二代抑制剂的问题，即不影响EGFR(WT)，并抑制EGFR(Del19)、EGFR(L858R)和EGFG(T790M)突变体，但随着用药时间的延长，会产生EGFR(C797S)的耐药突变。因此，临床上亟需要研发出可以克服EGFR突变的非小细胞肺癌(NSCLC)耐药的新型靶向药物。 间变性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase，ALK)是一种受体型酪氨酸激酶，由胞外结构域、单通道跨膜结构域和胞内激酶结构域组成。ALK的胞外结构域包括两个甲基多巴-A5蛋白-受体型蛋白酪氨酸磷酸酶(MAM)结构域、一个低密度脂蛋白(LDLa)结构域和一个富含甘氨酸的胞外结构域(G-rich)；一个单一的跨膜(TM)域位于细胞外和细胞内部分之间；以及细胞内的酪氨酸激酶(PTK)结构域。FAM150是ALK的配体，当配体与胞外结构域结合时，受体蛋白-酪氨酸激酶通过诱导受体二聚或寡聚而被激活。配体和二聚体诱导ALK活化的可能机制涉及近膜酪氨酸残基的一个或多个磷酸化(Tyr 1078、1092、1096和1131)，然后依次进行连续磷酸化，直到形成ALK的活性形式。 ALK基因的融合与重排是导致多种癌症的重要原因，包括非小细胞肺癌(NSCLC)和间变性大细胞淋巴瘤(ALCL)。非小细胞肺腺癌中ALK融合突变阳性的比例为3-5％，中国的比例约5.3％，在非小细胞肺腺癌、年轻患者(小于60岁)以及不吸烟的人群中发生率较高，ALK融合是既EGFR突变之后的第二大NSCLC分子亚型，相对应的靶向药物与EGFR分子亚型完全不同。ALK可与多种配对基因发生融合重排，从而导致其组成型激活，最常见融合发生在棘皮动物微管相关类蛋白4-间变性淋巴瘤激酶(EML4-ALK)。迄今为止，多款ALK-TKIs已获得批准用于治疗ALK阳性的NSCLC患者，包括第一代ALK-TKI克唑替尼，第二代ALK-TKIs塞瑞替尼、阿来替尼、布格替尼和恩莎替尼等，以及第三代ALK-TKI洛拉替尼。但遗憾的是，接受ALK-TKIs治疗的患者均会出现耐药而导致疾病进展。因此，研发克服ALK阳性非小细胞肺癌(NSCLC)耐药的新型靶向药物具有重大意义。 研究发现当Gly或Pro位于蛋白的N端，会使得蛋白变得不稳定，分别能够被E3连接酶ZYG11B/ZER1，或GID4通过泛素蛋白酶体系统降解。