PROTACs的組織穿透性增強策略演講人2025-12-1001PROTACs的組織穿透性增強策略02PROTACs組織穿透性的核心挑戰(zhàn)與評估維度03分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化：從“被動穿透”到“智能設(shè)計”04遞送系統(tǒng)設(shè)計：突破“生物屏障”的納米解決方案05靶向策略優(yōu)化：實現(xiàn)“精準(zhǔn)導(dǎo)航”的組織穿透06生物學(xué)因素調(diào)控：克服“內(nèi)源性障礙”的協(xié)同策略07總結(jié)與展望：從“突破穿透”到“引領(lǐng)未來”目錄01PROTACs的組織穿透性增強策略O(shè)NEPROTACs的組織穿透性增強策略作為PROTAC技術(shù)領(lǐng)域的深耕者，我親歷了從首個PROTAC分子誕生至今的二十余年發(fā)展歷程。這種基于“事件驅(qū)動”的靶向蛋白降解技術(shù)，通過招募E3泛素連接酶誘導(dǎo)目標(biāo)蛋白泛素化降解，從根本上克服了傳統(tǒng)抑制劑的“占位抑制”局限，在腫瘤、神經(jīng)退行性疾病等領(lǐng)域展現(xiàn)出顛覆性潛力。然而，在臨床轉(zhuǎn)化中，PROTACs普遍面臨“最后一公里”的瓶頸——組織穿透性不足。無論是口服給藥時的生物利用度低下，還是靜脈注射后的組織分布不均，都嚴(yán)重制約了其療效發(fā)揮。本文將結(jié)合行業(yè)實踐與最新研究，系統(tǒng)闡述PROTACs組織穿透性的核心挑戰(zhàn)及多維度增強策略，為藥物研發(fā)提供實用參考。02PROTACs組織穿透性的核心挑戰(zhàn)與評估維度ONEPROTACs組織穿透性的核心挑戰(zhàn)與評估維度PROTACs的組織穿透性是指其穿越生物屏障（如細(xì)胞膜、血腦屏障、腸黏膜等）并到達(dá)靶組織/靶細(xì)胞的能力。這一過程受多重因素影響，其評估需結(jié)合體外、體內(nèi)多維度指標(biāo)，而理解這些挑戰(zhàn)是制定優(yōu)化策略的前提。1結(jié)構(gòu)特征對穿透性的天然制約PROTACs的三元復(fù)合物結(jié)構(gòu)（靶蛋白-PROTAC-E3連接酶）決定了其分子量通常遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)藥物（多數(shù)>1000Da）。根據(jù)Lipinski“五規(guī)則”，分子量超過500Da的藥物滲透性會顯著下降，而PROTACs的“超大分子量”使其難以通過被動擴(kuò)散穿越細(xì)胞膜。此外，PROTACs常包含多個氫鍵供體/受體（HBD/HBA）和較高的極性表面積（PSA），進(jìn)一步限制了其跨膜能力。例如，早期PROTAC分子ARV-471（靶向ERα）的分子量達(dá)739Da，PSA為138?2，口服生物利用度僅約10%，遠(yuǎn)低于小分子抑制劑（通常>30%）。2生物學(xué)屏障的阻礙作用2.1細(xì)胞膜屏障：主動轉(zhuǎn)運與外排泵的博弈細(xì)胞膜是PROTAC進(jìn)入細(xì)胞的第一道屏障。盡管部分PROTAC可通過被動擴(kuò)散（極性較低時）或載體介導(dǎo)的主動轉(zhuǎn)運進(jìn)入細(xì)胞，但更多情況下，它們會遭遇外排泵的“攔截”。ABC轉(zhuǎn)運蛋白（如P-gp、BCRP、MRP1）能識別PROTAC的結(jié)構(gòu)特征（如氫鍵、疏水區(qū)域），將其主動泵出細(xì)胞，導(dǎo)致胞內(nèi)濃度不足。例如，臨床前研究發(fā)現(xiàn)，P-gp高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞對PROTACARV-110（靶向AR）的攝取效率降低50%以上。2生物學(xué)屏障的阻礙作用2.2生理屏障：組織特異性差異不同組織的生理屏障差異顯著：腸道黏膜的緊密連接限制了大分子吸收；血腦屏障（BBB）上的P-gp和LRP1外排泵阻礙PROTAC進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)；腫瘤組織的異常血管結(jié)構(gòu)和間質(zhì)高壓（IFP）則導(dǎo)致藥物遞送效率低下。以阿爾茨海默病為例，靶向tau蛋白的PROTAC需穿越BBB，而多數(shù)PROTAC的腦脊液/血漿比值（CSF/P）<0.1，難以達(dá)到有效治療濃度。3降解動力學(xué)與藥代動力學(xué)的復(fù)雜影響PROTACs的作用機制依賴“催化循環(huán)”，即少量PROTAC可降解多個靶蛋白分子，但這一過程受靶蛋白表達(dá)水平、E3連接酶豐度及三元復(fù)合物解離速率的影響。若組織中的E3連接酶表達(dá)不足（如腦組織中VHL蛋白表達(dá)較低），PROTAC的降解效率將大幅下降。此外，PROTAC的血漿半衰期（t?/?）需與靶蛋白更新速率匹配：半衰期過短可能導(dǎo)致藥物未到達(dá)靶組織即被清除；過長則可能增加脫靶毒性。例如，臨床PROTACBTG1-PROTAC因血漿t?/?不足2小時，口服后靶組織暴露量難以維持有效濃度。4組織穿透性的評估體系準(zhǔn)確評估穿透性需結(jié)合多維度指標(biāo)：-體外模型：Caco-2細(xì)胞單層模型（評估腸道滲透性）、MDCK-MDR1細(xì)胞模型（評估外排泵效應(yīng)）、BBB體外模型（如bEnd.3細(xì)胞單層）；-體內(nèi)模型：口服生物利用度（F%）、組織分布（如腫瘤/血液濃度比、CSF/P比值）、原位成像（如熒光標(biāo)記PROTAC的實時分布）；-功能性指標(biāo)：靶蛋白降解率（DC??）、藥效持續(xù)時間（如靶蛋白降解后24-72小時的療效維持）。03分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化：從“被動穿透”到“智能設(shè)計”O(jiān)NE分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化：從“被動穿透”到“智能設(shè)計”分子結(jié)構(gòu)是PROTACs穿透性的根本決定因素。通過理性設(shè)計優(yōu)化分子量、脂溶性、極性及連接鏈特性，可顯著提升其跨膜能力，這是最直接且成本較低的優(yōu)化策略。2.1分子量與脂溶性平衡：突破“Lipinski規(guī)則”的束縛傳統(tǒng)藥物開發(fā)遵循“Lipinski五規(guī)則”（分子量<500Da，cLogP<5，HBD<5，HBA<10，PSA<140?2），但PROTACs因功能需求難以完全遵守。當(dāng)前研究共識是：在保證三元復(fù)合物結(jié)合能力的前提下，盡量降低分子量和PSA。1.1降低分子量：片段化設(shè)計與“連接鏈最小化”通過片段化（Fragment-baseddesign）將靶蛋白配體和E3連接酶配體優(yōu)化為最小藥效片段，再通過短連接鏈（通常3-12個原子）連接，可有效減小分子量。例如，靶向BET蛋白的PROTACARV-825最初分子量為721Da，通過將BET配體優(yōu)化為二氫喹啉片段（減少120Da），連接鏈縮短為8原子，最終分子量降至603Da，細(xì)胞滲透性提升3倍。關(guān)鍵考量：連接鏈長度需兼顧三元復(fù)合物穩(wěn)定性——過短導(dǎo)致靶蛋白與E3連接酶結(jié)合空間不足，降解效率下降；過長則增加分子柔性，降低結(jié)合親和力。通過分子動力學(xué)模擬（MD）和實驗驗證，可確定最優(yōu)連接鏈長度（如PROTACDT2216靶向BCL2，連接鏈為6原子時降解活性最佳）。1.1降低分子量：片段化設(shè)計與“連接鏈最小化”2.1.2調(diào)節(jié)脂溶性：cLogP與“RuleofFive”的再定義cLogP（辛醇-水分配系數(shù)）是決定被動擴(kuò)散能力的關(guān)鍵參數(shù)。PROTACs的cLogP宜控制在2-4之間：過低（<2）導(dǎo)致水溶性過強，難以穿過脂質(zhì)雙分子層；過高（>5）則增加血漿蛋白結(jié)合率，游離藥物濃度下降。優(yōu)化策略：-引入氟原子：氟原子具有強電負(fù)性，可降低HBD數(shù)量，同時輕微增加脂溶性。例如，在PROTACARV-471的苯環(huán)上引入氟原子，cLogP從1.8升至2.3，口服生物利用度從10%提升至25%；1.1降低分子量：片段化設(shè)計與“連接鏈最小化”-替換極性基團(tuán)：將羧酸（COOH）替換為四唑（Tetrazole，pKa相似但脂溶性更高），或用甲氧基（-OCH?）替代羥基（-OH），減少氫鍵結(jié)合能力。例如，PROTacACBI1（靶向BRD4）將羥基替換為甲氧基后，cLogP從1.5升至2.1，Caco-2滲透率提升2.5倍；-避免剛性平面結(jié)構(gòu)：過多芳香環(huán)共軛體系會增加分子堆積，降低滲透性。通過引入哌啶、嗎啉等非平面環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可提升分子柔性，改善滲透性。1.1降低分子量：片段化設(shè)計與“連接鏈最小化”2極性表面積（PSA）與氫鍵網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：減少“水合阻力”PSA是分子中極性原子（O、N、S等）所占的表面積，與細(xì)胞膜滲透性呈負(fù)相關(guān)。研究表明，PSA<90?2的化合物更易通過被動擴(kuò)散，而多數(shù)PROTACs的PSA>100?2。優(yōu)化PSA需在不破壞靶蛋白/E3連接酶結(jié)合的前提下，減少非必需的極性基團(tuán)。2.1遮蔽極性基團(tuán)：可逆修飾與“動態(tài)保護(hù)”將HBD/HBA通過可逆修飾（如酯化、酰胺化）暫時遮蔽，穿透細(xì)胞膜后再通過細(xì)胞內(nèi)酶（如酯酶、酰胺酶）水解為活性形式，是降低PSA的有效策略。例如，PROTacPROTAC-1（靶向HER2）將羧酸修飾為乙酯前藥，PSA從125?2降至85?2，細(xì)胞攝取效率提升4倍，進(jìn)入細(xì)胞后酯酶水解釋放活性PROTAC，降解活性不受影響。2.2氫鍵網(wǎng)絡(luò)精簡：保留“關(guān)鍵氫鍵”通過氫鍵分析（如分子對接、MD模擬），識別與靶蛋白/E3連接酶結(jié)合的關(guān)鍵氫鍵（通常為2-3個），去除非關(guān)鍵氫鍵供體/受體。例如，靶向JAK2的PROTac通過刪除E3連接酶配體上的一個羥基（非關(guān)鍵氫鍵供體），PSA從110?2降至92?2，Caco-2滲透率提升60%，同時保持與VHL蛋白的結(jié)合親和力（Kd=1.2nMvs原型的1.5nM）。2.2氫鍵網(wǎng)絡(luò)精簡：保留“關(guān)鍵氫鍵”3連接鏈的理性設(shè)計：兼顧“穩(wěn)定性”與“柔性”連接鏈?zhǔn)荘ROTACs的“骨架”，其長度、柔性、親疏水性直接影響三元復(fù)合物的形成效率和穿透性。3.1長度優(yōu)化：基于“距離匹配”原則靶蛋白與E3連接酶的結(jié)合位點間距是連接鏈長度的決定因素。通過X射線晶體學(xué)或冷凍電鏡（Cryo-EM）獲取三元復(fù)合物結(jié)構(gòu)，測量靶蛋白配體與E3連接酶配體中心的距離（d），再根據(jù)連接鍵長度（如C-C鍵1.54?，C=N鍵1.28?）計算所需原子數(shù)。例如，靶向CRBN的PROTACARV-471中，ERα配體與CRBN配體的中心距離為12?，選用8原子連接鏈（-OCH?CH?NHCH?CH?-）時，三元復(fù)合物穩(wěn)定性最佳（Kd=5nM）。3.2柔性調(diào)控：引入“剛性基團(tuán)”減少構(gòu)象熵柔性連接鏈（如聚乙二醇鏈）易導(dǎo)致構(gòu)象熵增加，降低三元復(fù)合物穩(wěn)定性。通過引入剛性基團(tuán)（如苯環(huán)、環(huán)己烷、炔烴）可限制連接鏈構(gòu)象，提高結(jié)合效率。例如，PROTacDT2216在連接鏈中引入炔烴基團(tuán)，將柔性鏈轉(zhuǎn)化為“半剛性”結(jié)構(gòu)，三元復(fù)合物解離常數(shù)從原型的20nM降至8nM，細(xì)胞滲透率提升30%。3.3親疏水性平衡：避免“水溶性陷阱”連接鏈的親水性過高（如含多個PEG單元）會增加整體PSA，降低穿透性；過低則可能導(dǎo)致連接鏈與靶蛋白疏水口袋結(jié)合，干擾三元復(fù)合物形成。優(yōu)化策略是采用“疏水-親水-疏水”嵌段式連接鏈，如-C?H??-O-CH?-CH?-NH-C?H?，既保持一定疏水性，又避免過度疏水導(dǎo)致的聚集。04遞送系統(tǒng)設(shè)計：突破“生物屏障”的納米解決方案ONE遞送系統(tǒng)設(shè)計：突破“生物屏障”的納米解決方案當(dāng)分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化仍無法滿足穿透性需求時，遞送系統(tǒng)設(shè)計成為關(guān)鍵。通過載體包裹、靶向修飾等策略，可保護(hù)PROTACs免受降解、跨越生物屏障，實現(xiàn)精準(zhǔn)遞送。1納米載體：構(gòu)建“PROTAC運輸艦隊”納米載體通過包裹PROTAC形成納米顆粒（NPs），利用EPR效應(yīng)（增強滲透滯留效應(yīng)）在腫瘤組織富集，或通過表面修飾跨越特定屏障。目前研究較多的載體包括脂質(zhì)體、聚合物納米粒、金屬有機框架（MOFs）等。1納米載體：構(gòu)建“PROTAC運輸艦隊”1.1脂質(zhì)體：生物相容性的“天然選擇”脂質(zhì)體由磷脂雙分子層構(gòu)成，生物相容性高，可包裹親水/疏水PROTAC。通過調(diào)控粒徑（50-200nm）和表面電荷（近中性，避免被巨噬細(xì)胞清除），可延長循環(huán)時間（t?/?>24小時）。例如，將PROTACARV-110包裹成脂質(zhì)體（粒徑100nm，表面電荷-5mV），靜脈注射后腫瘤組織藥物濃度游離PROTAC的5倍，抑瘤率提升40%。優(yōu)化方向：引入pH敏感脂質(zhì)（如DOPE）或酶敏感脂質(zhì)（如磷脂酰膽堿），在腫瘤微環(huán)境（pH=6.5-7.0）或細(xì)胞內(nèi)酶（如磷脂酶）作用下釋放PROTAC，減少全身毒性。例如，pH敏感脂質(zhì)體PROTAC-DOPE在腫瘤部位釋放率達(dá)80%，而正常組織中僅20%。1納米載體：構(gòu)建“PROTAC運輸艦隊”1.2聚合物納米粒：可調(diào)控的“智能載體”聚合物納米粒（如PLGA、PEG-PLGA）通過物理包埋或化學(xué)偶聯(lián)裝載PROTAC，具有載藥量高、穩(wěn)定性好的特點。PLGA的降解速率（1周-數(shù)月）可通過分子量（10k-100kDa）和乳酸/甘醇酸比例（50:50-75:25）調(diào)控，實現(xiàn)PROTAC的緩釋。例如，PLGA納米粒裝載PROTACARV-471（載藥量15%），口服后在腸道緩慢釋放，生物利用度從10%提升至35%，且峰濃度（Cmax）降低50%，減少胃腸道毒性。創(chuàng)新設(shè)計：溫度/pH雙響應(yīng)聚合物（如聚N-異丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸），在體溫（37℃）和腫瘤酸性環(huán)境下溶解釋放PROTAC，實現(xiàn)“時空可控”遞送。1納米載體：構(gòu)建“PROTAC運輸艦隊”1.3金屬有機框架（MOFs）：高載藥量的“納米容器”MOFs由金屬離子（如Zn2?、Fe3?）和有機配體構(gòu)成，具有高比表面積（1000-10000m2/g）和可調(diào)控孔徑（1-5nm），可高效裝載PROTAC（載藥量可達(dá)30%以上）。例如，ZIF-8（沸石咪唑酯骨架材料）包裹PROTACBTG1-PROTAC，在pH=7.4時穩(wěn)定，進(jìn)入細(xì)胞后（pH=5.0-6.0）解釋放出PROTAC，細(xì)胞攝取效率提升8倍。優(yōu)勢：MOFs表面易修飾，可連接靶向配體（如RGD肽、葉酸），實現(xiàn)主動靶向遞送。例如，葉酸修飾的ZIF-8-PROTAC在葉酸受體高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞中攝取量提高3倍。2前藥策略：實現(xiàn)“穿透-激活”的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化前藥策略通過將PROTAC轉(zhuǎn)化為親脂性前藥，穿透生物屏障后經(jīng)酶解或水解釋放活性形式，是目前解決穿透性問題的“經(jīng)典且有效”的方法。2前藥策略：實現(xiàn)“穿透-激活”的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化2.1酶敏感前藥：利用“組織特異性酶”激活選擇在靶組織中高表達(dá)的酶（如腫瘤組織中的組織蛋白酶B、肝臟中的羧酸酯酶），設(shè)計可被其特異性切割的前藥。例如，PROTacARV-471的前藥形式（將羧酸修飾為組織蛋白酶B底肽鏈-Glu-Glu-COOH），在腫瘤組織中經(jīng)組織蛋白酶B切割后釋放活性PROTAC，腫瘤/血液濃度比從0.5提升至3.0。挑戰(zhàn)與優(yōu)化：避免前藥在循環(huán)中被過早激活（如血清酯酶），可通過引入“空間位阻基團(tuán)”（如PEG鏈）保護(hù)切割位點，僅在靶組織中激活。2前藥策略：實現(xiàn)“穿透-激活”的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化2.2pH敏感前藥：響應(yīng)“微環(huán)境酸性”腫瘤微環(huán)境（pH=6.5-7.0）、溶酶體（pH=4.5-5.0）的酸性環(huán)境可用于設(shè)計pH敏感前藥。例如，用腙鍵（-NH-N=CH-）連接PROTAC與親脂性載體，在中性pH（血液）穩(wěn)定，進(jìn)入酸性環(huán)境后腙鍵斷裂釋放PROTAC。例如，腙鍵修飾的PROTacARV-110在溶酶體中的釋放率>90%，細(xì)胞活性提升50%。2前藥策略：實現(xiàn)“穿透-激活”的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化2.3光/聲響應(yīng)前藥：實現(xiàn)“時空可控”激活利用光（如紫外光、近紅外光）或超聲波觸發(fā)前藥釋放，可實現(xiàn)穿透性的精準(zhǔn)調(diào)控。例如，近紅外光（NIR）響應(yīng)的金納米棒（AuNRs）裝載PROTAC，經(jīng)NIR照射后局部產(chǎn)熱，導(dǎo)致金納米棒結(jié)構(gòu)破壞釋放PROTAC，實現(xiàn)腫瘤部位“按需釋放”，減少全身毒性。3細(xì)胞穿透肽（CPPs）修飾：“搭便車”提升細(xì)胞攝取細(xì)胞穿透肽（CPPs，如TAT、penetratin、transportan）是一類短肽（5-30個氨基酸），可通過直接穿透或內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞，將其與PROTAC偶聯(lián)可顯著提升細(xì)胞攝取效率。3細(xì)胞穿透肽（CPPs）修飾：“搭便車”提升細(xì)胞攝取3.1CPP類型選擇：穿透效率與安全性的平衡-陽離子型CPP（如TAT：GRKKRRQRRRPQ）：帶正電荷，與細(xì)胞膜負(fù)電荷靜電結(jié)合，穿透效率高，但易被血清蛋白結(jié)合，循環(huán)時間短；-兩親型CPP（如transportan：GWTLNSAGYLLGKINLKALAALAKKIL）：含疏水和親水片段，穿透效率穩(wěn)定，毒性較低；-靶向型CPP（如RGD肽：Arg-Gly-Asp）：靶向整合蛋白αvβ3，在腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)，實現(xiàn)主動靶向。案例：將PROTACARV-471與兩親型CPPtransportan偶聯(lián)，細(xì)胞攝取效率提升10倍，且對正常細(xì)胞的毒性顯著低于陽離子型CPP。3細(xì)胞穿透肽（CPPs）修飾：“搭便車”提升細(xì)胞攝取3.2偶聯(lián)方式優(yōu)化：避免“活性喪失”CPP與PROTAC的偶聯(lián)需避免破壞其結(jié)合能力，常用策略包括：1-末端修飾：將CPP連接在PROTAC的N端或C端，遠(yuǎn)離靶蛋白/E3連接酶結(jié)合位點；2-柔性間隔臂：引入Gly-Ser間隔臂（如-GGGGS-），減少CPP與PROTAC的空間位阻；3-可裂解連接鏈：在CPP與PROTAC間插入酶敏感連接鏈（如蛋白酶切割位點），進(jìn)入細(xì)胞后釋放活性PROTAC。405靶向策略優(yōu)化：實現(xiàn)“精準(zhǔn)導(dǎo)航”的組織穿透ONE靶向策略優(yōu)化：實現(xiàn)“精準(zhǔn)導(dǎo)航”的組織穿透遞送系統(tǒng)的“非靶向性”會導(dǎo)致PROTAC在非靶組織分布，降低療效并增加毒性。通過組織特異性靶向策略，可引導(dǎo)PROTAC穿透生物屏障，富集于靶組織。1組織特異性配體修飾：“鑰匙-鎖”式靶向利用靶組織特異性高表達(dá)的受體（如肝臟的ASGPR、腫瘤的EGFR、腦部的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體），將配體偶聯(lián)到PROTAC或遞送系統(tǒng)上，實現(xiàn)主動靶向。1組織特異性配體修飾：“鑰匙-鎖”式靶向1.1肝臟靶向：GalNAc-siRNA技術(shù)的借鑒半乳糖基（GalNAc）能與肝細(xì)胞高表達(dá)的去唾液酸糖蛋白受體（ASGPR）結(jié)合，實現(xiàn)肝臟靶向。借鑒siRNA藥物的開發(fā)經(jīng)驗，將GalNAc修飾到PROTAC上，可顯著提升肝臟攝取效率。例如，GalNAc修飾的PROTacARV-471（靶向肝細(xì)胞ERα），靜脈注射后肝臟藥物濃度是未修飾組的20倍，口服生物利用度從10%提升至45%，且對其他組織的毒性顯著降低。1組織特異性配體修飾：“鑰匙-鎖”式靶向1.2腫瘤靶向：多肽/抗體介導(dǎo)的主動遞送腫瘤組織高表達(dá)的受體（如EGFR、HER2、PD-L1）是腫瘤靶向的理想靶點。例如，將抗HER2抗體（trastuzumab）片段（scFv）偶聯(lián)到PROTac上，可靶向HER2陽性乳腺癌細(xì)胞。臨床前研究表明，scFv-PROTAC在HER2陽性腫瘤中的濃度是非靶向PROTAC的15倍，抑瘤率提升60%。挑戰(zhàn)：抗體分子量較大（~150kDa），可能影響PROTAC的穿透性，可通過使用抗體片段（scFv、Fab，~25-50kDa）或Affibody（~6kDa）減小體積。1組織特異性配體修飾：“鑰匙-鎖”式靶向1.3腦靶向：穿越血腦屏障（BBB）的“特洛伊木馬”BBB上的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TfR）、胰島素受體（IR）等介導(dǎo)了受體介導(dǎo)的跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運（RMT）。將抗TfR抗體或其片段偶聯(lián)到PROTac上，可借助TfR的轉(zhuǎn)運能力穿越BBB。例如，抗TfR單抗修飾的脂質(zhì)體裝載PROTAC（靶向腦部tau蛋白），腦脊液藥物濃度從0.1μg/mL提升至2.5μg/mL，達(dá)到有效治療濃度。2雙靶向PROTAC：協(xié)同提升“組織-細(xì)胞”穿透效率單一靶向策略可能受靶點表達(dá)異質(zhì)性影響，雙靶向PROTAC通過同時靶向組織特異性受體和細(xì)胞內(nèi)靶蛋白，實現(xiàn)“雙重導(dǎo)航”，提升穿透效率。2雙靶向PROTAC：協(xié)同提升“組織-細(xì)胞”穿透效率2.1“組織靶向-靶蛋白”雙靶向例如，設(shè)計同時靶向肝臟ASGPR和肝細(xì)胞HIF-1α的PROTAC：GalNAc介導(dǎo)肝臟富集，PROTAC降解肝細(xì)胞HIF-1α，治療肝纖維化。臨床前研究表明，雙靶向PROTAC的肝臟靶蛋白降解率（DC??=0.5nM）顯著低于單靶向PROTAC（DC??=2.0nM），且對其他器官無顯著影響。2雙靶向PROTAC：協(xié)同提升“組織-細(xì)胞”穿透效率2.2“細(xì)胞膜-細(xì)胞內(nèi)”雙靶向例如，同時靶向腫瘤細(xì)胞膜EGFR和細(xì)胞內(nèi)BET蛋白的PROTAC：EGFR靶向促進(jìn)PROTAC在腫瘤細(xì)胞富集，BET降解抑制腫瘤生長。研究發(fā)現(xiàn)，雙靶向PROTAC的細(xì)胞攝取效率是單靶向PROTAC的5倍，且克服了EGFR表達(dá)heterogeneity導(dǎo)致的耐藥問題。3微環(huán)境響應(yīng)型靶向：利用“病理特征”實現(xiàn)被動富集腫瘤微環(huán)境的異常血管（高滲透性）、間質(zhì)高壓（IFP）、淋巴回流受阻等特征，使納米顆粒易通過EPR效應(yīng)富集，稱為“被動靶向”。通過調(diào)控納米顆粒粒徑（10-200nm）、表面電荷（近中性），可進(jìn)一步提升EPR效應(yīng)效率。例如，粒徑100nm、表面電荷-10mV的PLGA-PROTAC在腫瘤中的富集量是游離PROTAC的8倍，且IFP越高的腫瘤，富集效果越顯著。06生物學(xué)因素調(diào)控：克服“內(nèi)源性障礙”的協(xié)同策略O(shè)NE生物學(xué)因素調(diào)控：克服“內(nèi)源性障礙”的協(xié)同策略除了結(jié)構(gòu)和遞送優(yōu)化，生物學(xué)因素（如外排泵表達(dá)、細(xì)胞間緊密連接、E3連接酶豐度）也顯著影響PROTACs的組織穿透性。通過調(diào)控這些因素，可協(xié)同提升穿透效率。1克服外排泵介導(dǎo)的藥物外排ABC轉(zhuǎn)運蛋白（P-gp、BCRP等）是PROTACs外排的主要推手，可通過抑制劑聯(lián)用或結(jié)構(gòu)規(guī)避降低其影響。1克服外排泵介導(dǎo)的藥物外排1.1外排泵抑制劑聯(lián)用：經(jīng)典但需謹(jǐn)慎傳統(tǒng)P-gp抑制劑（如維拉帕米、吐溫80）可競爭性抑制外排泵，但選擇性差，易產(chǎn)生藥物相互作用。新一代抑制劑（如tariquidar、elacridar）對P-gp/BCRP具有高選擇性，與PROTAC聯(lián)用可顯著提升胞內(nèi)濃度。例如，elacridar聯(lián)用PROTACARV-110，P-gp高表達(dá)腫瘤細(xì)胞中的PROTAC濃度提升3倍，抑瘤率提升45%。風(fēng)險控制：抑制劑需與PROTAC的給藥時間匹配（如提前1小時給予抑制劑），避免長期聯(lián)用增加毒性。1克服外排泵介導(dǎo)的藥物外排1.2結(jié)構(gòu)規(guī)避設(shè)計：避免“外排泵識別”通過分析外排泵的底物特征（如氫鍵數(shù)量、分子柔性），設(shè)計不被外排泵識別的PROTAC。例如，P-gp偏好識別平面芳香結(jié)構(gòu)，通過引入非平面基團(tuán)（如哌啶環(huán)），可降低P-gp的外排效率。研究表明，哌啶修飾的PROTacARV-471在P-gp高表達(dá)細(xì)胞中的外排率從60%降至20%，與抑制劑聯(lián)用時效果相當(dāng)，但無額外毒性。5.2調(diào)節(jié)細(xì)胞間緊密連接：開放“臨時通道”腸道上皮、血腦屏障等組織的緊密連接（TJ）限制了大分子物質(zhì)穿透。通過短暫開放TJ，可提升PROTAC的跨膜效率。1克服外排泵介導(dǎo)的藥物外排2.1緊密連接調(diào)節(jié)劑：安全可控的“臨時開放”鈣離子螯合劑（如EDTA）、鋅離子抑制劑（如TPEN）可暫時破壞TJ結(jié)構(gòu)，增加細(xì)胞旁路轉(zhuǎn)運。例如，低濃度EDTA（1mM）口服聯(lián)合PROTACARV-471，腸道緊密連接開放30分鐘，PROTAC生物利用度從10%提升至30%，且24小時后TJ完全恢復(fù)，無長期毒性。1克服外排泵介導(dǎo)的藥物外排2.2生理節(jié)律調(diào)控：利用“TJ動態(tài)變化”腸道TJ的通透性具有晝夜節(jié)律（夜間開放程度高于白天）。通過調(diào)整PROTAC的給藥時間（如睡前口服），可利用自然TJ開放狀態(tài)提升穿透效率。臨床研究發(fā)現(xiàn)，睡前給予PROTACARV-471的生物利用度較晨起給藥高2倍。5.3優(yōu)化E3連接酶表達(dá)：保障“降解循環(huán)”的進(jìn)行PROTACs的降解效率依賴E3連接酶的豐度和活性，提升靶組織中E3連接酶表達(dá)是增強穿透性的“間接但關(guān)鍵”的策略。1克服外排泵介導(dǎo)的藥物外排3.1基因治療：局部遞送E3連接酶通過腺相關(guān)病毒（AAV）等載體將E3連接酶基因（如CRBN、VHL）導(dǎo)入靶組織，可局部提升E3表達(dá)。例如，AAV-CRBN靜脈注射后，腦組織中CRBN蛋白表達(dá)提升5倍，靶向tau蛋白的PROTAC降解效率提升3倍，為神經(jīng)退行性疾病PROTAC開發(fā)提供新思路。1克服外排泵介導(dǎo)的藥物外排3.2E3連接酶激動劑：內(nèi)源性提升表達(dá)小分子E3連接酶激動劑可上調(diào)內(nèi)源性E3表達(dá)。例如，PROTACMLN4924（靶向NEDD8激活酶）可間接提升VHL蛋白穩(wěn)定性，增強PROTAC的降解活性。研究表明，MLN4924預(yù)處理后，PROTACARV-110在腫瘤中的DC??從1.0nM降至0.3nM。六、新興技術(shù)與未來展望：PROTACs穿透性優(yōu)化的“無限可能”隨著人工智能（AI）、基因編輯等技術(shù)的發(fā)展，PROTACs的組織穿透性優(yōu)化進(jìn)入“精準(zhǔn)化、智能化”新階段。1人工智能輔助設(shè)計：從“經(jīng)驗試錯”到“理性預(yù)測”AI技術(shù)（如深度學(xué)習(xí)、分子對接）可通過分析海量PROTAC-靶