全球首款PROTAC抗癌藥獲批，乳腺癌治療進入“降解”時代！

2026年5月1日，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準了vepdegestrant（商品名VEPPANU）。其適應證為：經FDA授權檢測確認存在ESR1突變、雌激素受體陽性（ER+）、人表皮生長因子受體2陰性（HER2?）的晚期或轉移性乳腺癌成人患者，且疾病已在至少一線內分泌治療后進展。它是FDA批準的首個PROTAC類異雙功能蛋白降解劑。[1-2]

這一批準的意義需要準確界定：它不是人類第一次利用泛素—蛋白酶體系統治療疾病，也不是第一種具有蛋白降解作用的藥物；但它首次證明，經過理性設計的異雙功能PROTAC可以完成從機制驗證、口服暴露、臨床獲益到監管批準的完整轉化鏈條。

不過，一款藥物獲批，并不意味著PROTAC的成藥難題已經被普遍解決。相反，它更加清楚地說明：從“細胞中能夠降解目標蛋白”到“患者能夠長期、穩定、可控地用藥”，中間還隔著溶解、吸收、分布、代謝、清除、組織暴露、三元復合物形成以及安全性等一整套相互牽制的問題。

傳統小分子通常依靠占據靶蛋白的功能位點而發揮作用。PROTAC則由目標蛋白配體、E3泛素連接酶配體和連接臂（linker）組成，通過同時結合目標蛋白與E3連接酶，促進目標蛋白泛素化，隨后由蛋白酶體降解。它屬于“事件驅動”藥理模式：藥效取決于是否完成有效降解事件，而不只取決于對某個結合位點的持續占有。

但“事件驅動”不等于不需要充分暴露，也不等于每個PROTAC都能在體內高效循環使用。真實藥效仍受細胞內游離濃度、三元復合物穩定性與協同性、泛素化效率、蛋白降解速度、目標蛋白再合成速度以及藥物停留時間共同影響。

一、“五規則”并未失效，但不能被當成一票否決

Lipinski“五規則”原本是一組用于早期發現階段的經驗性風險提示：當化合物的氫鍵供體多于5個、氫鍵受體多于10個、分子量大于500 Da，或計算脂水分配系數cLogP大于5時，出現較差吸收或滲透的概率往往上升。[3] 需要注意，極性表面積和可旋轉鍵數量并不屬于Lipinski原始“五規則”，而是后來常與其配合使用的補充描述符。

完整PROTAC由兩個配體和一段連接臂構成，分子量常處于700—1000 Da甚至更高，并可能同時具有較高極性、較多氫鍵位點和較大的構象自由度。因此，它們通常處于“超越五規則”（beyond Rule of Five，bRo5）的化學空間。

然而，“超出五規則”只意味著開發風險增加，并不等于必然不能口服。對這類分子，二維結構上的分子量、cLogP和拓撲極性表面積只能提供起點，不能替代對離子化狀態、真實暴露極性、構象集合、外排轉運、固態性質和體內清除的實驗評價。

已有口服PROTAC研究表明，可口服性更像一個多參數窗口，而不是單一閾值。降低暴露的氫鍵供體、控制可旋轉鍵數量、避免過度外排、減少非特異性結合并維持足夠溶解度，往往比機械追求某一個“漂亮數字”更重要。[5-8]

二、口服暴露不是一個指標，而是一條連續鏈路

口服生物利用度可以粗略理解為三個環節的乘積：藥物被腸道吸收的比例（Fa）、逃過腸壁代謝的比例（Fg）和逃過肝臟首過清除的比例（Fh）。任一環節接近零，最終進入體循環的母體藥物都會非常有限。

因此，PROTAC口服成藥性不應只被簡化為“溶解度夠不夠”或“Caco-2滲透率高不高”。更完整的問題是：藥物能否從制劑中釋放并溶解，能否穿過腸上皮，是否受到P-gp等轉運體外排，能否避開過快的腸壁和肝臟代謝，能否在血漿和組織中維持足夠的非結合暴露，最后能否進入目標細胞并完成降解。

這條鏈路也解釋了為什么體外降解活性很強的化合物，可能在動物體內幾乎沒有藥效；也解釋了為什么一個體外活性并非最強、但暴露和組織分布更均衡的化合物，反而更有機會成為臨床候選物。

三、第一關不是“水里能溶”，而是“在真實胃腸環境中能形成可吸收劑量”

口服藥必須先從固體制劑中釋放，并在胃腸液中形成可供吸收的溶解態。PROTAC往往同時具有較大的疏水表面和多個極性基團，容易面臨水相溶解度低、晶體堆積穩定以及溶出緩慢等問題。

這里需要糾正一個常見的過度簡化：低溶解度并不只是“分子太疏水”的結果，也不能僅憑極性基團數量推斷。晶型、鹽型、無定形狀態、晶格能、離子化、分子構象和介質組成都會改變最終溶解表現。開發中應區分熱力學溶解度、動力學溶解度與制劑條件下的溶出行為。

普通緩沖液中的低溶解度，也不一定等同于胃腸道中的低溶解度。含膽鹽、磷脂和脂肪酸成分的生物相關介質，可能通過膠束增溶提高某些高脂溶性分子的表觀溶解度；但這種增溶是否真正轉化為吸收，還取決于藥物從膠束向腸上皮轉移的能力。

食物可改變膽汁分泌、胃排空、胃腸pH、液體體積和脂質環境，因而可能顯著改變暴露。VEPPANU的獲批說明書要求隨餐服用，這正是食物效應可以成為臨床給藥條件的一例，而不是對所有PROTAC都適用的通則。[2]

結構難以進一步壓縮時，鹽型篩選、共晶、無定形固體分散體、噴霧干燥、熱熔擠出、自乳化體系或其他增溶技術可以擴大可吸收劑量。但制劑只能解決特定環節：若化合物同時具有極低溶解度、極低內在滲透性和強外排，僅靠制劑通常難以徹底補救。

四、第二關是滲透，但“低滲透”可能由多種機制疊加

PROTAC至少要跨越兩類關鍵膜屏障：首先穿過腸上皮進入體循環，隨后進入目標組織和目標細胞。較高分子量、較大的暴露極性、過多氫鍵供體以及過高柔性，都會增加被動跨膜的難度。

連接臂是調節滲透性的核心杠桿之一。長PEG鏈可能改善某些水相性質，卻也可能增加極性表面積和構象自由度；短烷基鏈、環狀單元、局部甲基化或更剛性的連接方式，有時能降低暴露極性和外排，但也可能損害溶解度或三元復合物幾何構型。因此，連接臂優化不是簡單的“越短越好”或“越剛越好”。[5,11]

PAMPA反映的是特定條件下的被動擴散，不能模擬細胞攝取、主動外排和細胞膜組成。Caco-2、MDCK或轉染MDR1的細胞模型能夠提供更多信息，但對PROTAC仍可能出現低回收率、強非特異性吸附和沉淀等問題。

含血清蛋白的接收液或低吸附耗材有時能改善質量平衡，卻不能保證模型因此具有更好的體內預測性。2025年的一項系統研究顯示，加入血清雖可降低非特異性結合、提高部分化合物回收率，但其Caco-2結果并未穩定預測口服吸收；因此必須同時報告質量平衡、表觀滲透率、外排比和實驗濃度下的溶解狀態。[8]

(A) 在Caco-2細胞培養中，添加和不添加10%FCS時的平均回收率。添加FCS后，回收率提高至80–100%。顏色編碼表示clog D值：從≤1（綠色）經黃色到≥6（紅色）。(B)Papp倍數變化與回收率變化的相關性。黑線代表這兩個參數各自的95%置信區間。顏色編碼表示標準條件下的平均回收率，顏色編碼表示clog D值：從≤20%（紅色）經黃色到≥80%（綠色）。(C)Papp倍數變化與動力學溶解度的關系。動力學溶解度>4μM 的 PROTAC? 的Papp值大多沒有差異，而動力學溶解度<4μM 的 PROTAC? 的Papp值則存在顯著差異。顏色編碼表示堵塞程度 D：從≤1（綠色）經黃色到≥6（紅色）。

對PROTAC而言，外排轉運尤其值得前置評估。最新數據提示，在某些內部化合物集合中，外排比對口服吸收的區分能力可能強于部分“變色龍性”描述符。[9]

（A）外排比率與mFabs圖，86%的ER > 100的化合物的mFabs < 20%；（B）在口腔空間內（右圖，ChromlogD [3–7]，ePSA [110–150]）：當ER < 20時，化合物的mFabs > 0.3的概率較高；當ER > 100時，化合物的mFabs < 0.1的概率較高；（C）化合物根據其吸收分數在不同空間內的分布。

這并不否定構象的重要性，而是提醒研究者：只看被動滲透，容易漏掉真正限制體內吸收的轉運因素。

五、“變色龍式”構象是重要解釋框架，但不是萬能通行證

PROTAC不是一張靜止的二維結構圖，而是會在不同環境中采樣多種構象。在極性環境中，分子可能暴露更多極性基團以維持溶解；進入低極性環境時，部分分子可通過分子內氫鍵、芳香堆積和折疊構象遮蔽極性，從而降低瞬時暴露極性并改善被動跨膜。

這種環境依賴的性質變化常被稱為“分子變色龍性”。它可能幫助解釋為什么某些明顯超出五規則的分子仍具有口服暴露，但并非所有PROTAC都具有足夠的變色龍行為，也不是形成分子內氫鍵越多越好。過度折疊可能遮擋兩個配體的結合構象，降低三元復合物形成效率。

設計上可以通過重新安排氫鍵供體與受體、改變連接位點、控制局部柔性、引入立體中心或局部甲基化來調節構象集合。驗證則應結合溶液核磁共振、不同極性溶劑中的構象分析、分子動力學、色譜衍生的暴露極性指標以及細胞滲透實驗，而不能只依賴單一計算構象。[6-7]

圖示為采用不同方案獲得的構象系綜的 Rgyr 與 3D PSA 的關系圖。三種構象采樣方案與三種構象選擇方案相結合。(A) Sc01，(B) Sc02，(C) Sc04，(D) Sc05。黑色圓圈標出了高概率構象組。Sc03 和 Sc06 未予展示，因為它們分別與 Sc02 和 Sc05 提供了相同的構象系綜。

六、第三關是代謝與清除：完整PROTAC不是兩個配體性質的簡單相加

PROTAC進入體內后，可能在腸道、肝臟、血液或目標組織中被代謝。完整分子形成后，兩個配體的空間暴露、電子環境和酶結合方式都會改變，因此不能用單獨配體的穩定性簡單推斷完整PROTAC的穩定性。

常見代謝軟點包括連接臂或配體上的氧化、N-去烷基化、O-去烷基化、脂肪鏈羥基化，以及酯、碳酸酯、部分氨基甲酸酯或其他易水解連接鍵的斷裂。普通酰胺鍵通常相對穩定，不應籠統地與酯鍵并列為“常見快速水解位點”；但在特殊結構或特定酶環境下，酰胺水解仍可能發生。

較長、柔性的連接臂通常提供更多潛在代謝位點，但增加剛性或脂溶性也可能降低溶解度、增加組織滯留和非特異性結合。目標不是追求“完全不代謝”，而是把清除速度、組織暴露和安全邊界調到適合給藥方案的范圍。

除CYP酶外，還應根據結構風險補充醛氧化酶、黃嘌呤氧化酶、肝胞質、肝S9組分、肝細胞以及血漿或全血穩定性研究。醛氧化酶和血液酶活性存在明顯物種差異，動物中穩定并不保證在人源體系中同樣穩定。

傳統小分子IVIVE方法在PROTAC上也可能失真。高蛋白結合、高細胞孵育結合和低回收率會使內在清除率被低估或高估。已有研究表明，實測孵育體系非結合比例可能比通用預測公式更適合用于PROTAC清除率外推。[8]

七、E3配體、連接臂和目標配體必須作為一個整體優化

E3配體不僅決定招募哪一種E3連接酶，也會改變整個分子的分子量、極性、構象、代謝和組織分布。常見VHL配體往往比常見CRBN配體更大、更極性，但這只是常見化學型的總體趨勢，不能據此得出“CRBN一定優于VHL”的結論。

E3選擇至少要同時回答四個問題：目標細胞中是否有足夠的E3復合物；目標蛋白與E3能否形成空間上有利的三元復合物；目標蛋白表面是否存在可被有效泛素化的賴氨酸與合適幾何關系；所選E3配體是否帶來額外的非目標蛋白降解、代謝或安全風險。

連接臂也不只是距離尺。其長度、剛性、出口向量和立體化學會影響三元復合物的協同性、停留時間和泛素化效率。目標配體親和力較高并不自動意味著降解更強；一個親和力中等但能形成高質量三元復合物的分子，可能具有更好的降解效能和選擇性。[10]

因此，結構—活性關系應升級為結構—性質—降解關系：每次修改都要同步查看二元結合、三元復合物、DC50、Dmax、降解速率、蛋白恢復時間、細胞滲透、外排、溶解度和體內暴露，而不是只比較某一個終點。

八、蛋白結合與非特異性吸附：總濃度不等于可作用濃度

PROTAC常具有較高血漿蛋白結合。通常情況下，非結合藥物是被動跨膜和即時靶點結合的直接驅動力，因此只比較血漿總濃度，可能高估真正可進入組織和細胞的藥量。

但“只有游離藥物有意義”也不應被絕對化。蛋白結合可能形成可逆儲庫，組織分配、細胞內滯留、結合動力學和目標蛋白周轉都會影響藥效持續時間。更合理的做法是同時分析總暴露、非結合暴露和靶組織暴露，并用藥效數據檢驗哪一種指標最能解釋蛋白降解。

非特異性吸附還會使樣品黏附在塑料、玻璃、過濾膜和管路表面，造成表觀低滲透、表觀高代謝或虛假的低游離比例。實驗中應采用低吸附材料、設置空白回收與質量平衡、檢查沉淀，并避免把“檢測不到”直接解釋為“被代謝掉”。

九、劑量越高不一定降解越強，但Hook effect不能被機械套用

在適當濃度下，一個PROTAC分子可以同時結合目標蛋白和E3連接酶，形成有效三元復合物。濃度過高時，目標蛋白和E3可能分別被不同PROTAC分子占據，使有效三元復合物比例下降，這被稱為Hook effect。

不過，Hook effect并非所有PROTAC、所有細胞和所有體內劑量都會明顯出現。二元親和力、三元復合物協同性、目標蛋白與E3濃度、細胞內游離藥物濃度以及降解與再合成動力學都會改變其出現位置和幅度。高協同性體系可能把Hook effect推遲到更高濃度，甚至在實際給藥范圍內并不明顯。[10]

a：兩種 PROTAC 結合親和力和協同性差異的示意圖。b：SPR 流動池示意圖，靶蛋白 (T) 和 PROTAC (P) 位于連接酶功能化的芯片(L)上，擴散層厚度為δ。c：SPR 芯片上PROTAC 介導的三元復合物分數 ([LPT]max/[L]t) 與協同性 (α)的關系圖，其中β值變化。虛線箭頭指示90%的臨界點。[LPT]max在SPR芯片上。d：表示在固定濃度下，通過改變α值，初始靶標泛素化速率與總PROTAC濃度[P]t的關系。[L]t，KLP和KTP。

因此，開發中不能只追求最高Cmax，也不能僅憑單點DC50判斷劑量。更有價值的是建立血漿與靶組織暴露、非結合濃度、目標蛋白降解、蛋白恢復和功能藥效之間的PK/PD關系。

事件驅動藥理還可能出現“藥物濃度已下降，但蛋白尚未恢復”的時間錯位。給藥頻率應由蛋白再合成速度和藥效持續時間共同決定，而不是機械地追隨血漿半衰期。

十、制劑與前藥可以擴展空間，但不能替代分子本身的可開發性

當主要瓶頸來自晶型或溶出時，制劑優化可能顯著提高暴露；當主要問題是高暴露極性、強外排和低細胞滲透時，結構優化通常更關鍵；當母體藥物快速清除時，則應優先處理代謝軟點、轉運和蛋白結合問題。

前藥策略可以暫時遮蔽極性基團，改善吸收后再釋放母體，但對PROTAC尤其復雜：新增基團會進一步增大分子，并引入前藥穩定性、轉化速率、組織選擇性、中間體暴露和安全性等新的變量。現階段，前藥更適合作為明確機制假設下的專項方案，而不是口服失敗后的通用補救。

同樣，納米遞送、自乳化或復雜增溶體系也會增加制造、放大、穩定性和臨床變異風險。最穩妥的策略通常是先把分子優化到具有基本可開發性，再讓制劑解決剩余的固態和溶出問題。

十一、DMPK必須前置，并采用“可解釋的失敗”而不是“堆滿數據”

PROTAC項目最危險的開發順序，是先把細胞降解活性做到極致，再把少數化合物送去做藥代。若一個系列從一開始就存在嚴重低溶解度、強外排、連接臂快速斷裂或極高非特異性結合，繼續圍繞DC50做精細優化，往往只是在缺乏成藥基礎的骨架上反復修飾。

更合理的是建立分層DMPK級聯：

?早期發現階段：快速測定離子化與脂溶性、動力學和生物相關介質溶解度、PAMPA或替代被動滲透指標、細胞滲透與外排比、血漿蛋白結合、孵育體系非結合比例、肝微粒體/肝細胞穩定性、血漿或全血穩定性以及樣品回收率。其目的不是得到最完整的數據，而是盡快識別結構性失敗模式。

?先導優化階段：圍繞目標配體、連接位點、連接臂和E3配體建立結構—性質—降解關系。每輪修改同步比較三元復合物、細胞內降解、溶解度、滲透、外排、代謝軟點和小動物靜脈/口服PK；必要時鑒定斷裂產物和主要代謝物，并確認其是否仍有藥理活性或安全風險。

?候選化合物階段：確認口服生物利用度、劑量線性、食物影響、血漿與靶組織總/非結合暴露、目標蛋白降解起效與恢復、主要代謝物、藥物相互作用風險、物種差異以及安全窗。只有把“給了多少藥”與“組織中降解了多少蛋白、持續多久、產生什么功能效應”聯系起來，才能判斷臨床劑量是否可行。

級聯設計的核心不是測試項目越多越好，而是每個實驗都能回答一個明確決策問題：失敗來自溶解、被動滲透、外排、代謝、組織分布，還是三元復合物本身？只有失敗機制可解釋，結構優化才有方向。

除了內部實驗數據，外部研發證據也可以幫助確定DMPK級聯的優先順序。例如，同靶點或同類降解機制的臨床項目采用了何種劑型和給藥方式，是否考察食物影響、劑量線性和藥物相互作用，以及項目目前處于推進、調整還是終止狀態，都可能為風險判斷提供參考。研發團隊可以利用摩熵醫藥數據庫（https://vip.pharnexcloud.com/?zmt-mhwz）對相關藥物、靶點、企業、臨床試驗、注冊進展和專利信息進行關聯檢索，再將這些外部線索轉化為需要優先驗證的實驗問題。

Vepdegestrant臨床試驗信息

數據庫不能代替溶解度、滲透性、代謝穩定性和體內PK實驗，但能夠減少信息分散造成的判斷盲區，讓DMPK篩選更具有問題導向。

十二、從“能降解”走向“能成藥”

PROTAC的價值在于，它把藥物設計的目標從“持續抑制一個位點”擴展到“誘導一次可產生持續后果的蛋白降解事件”。這為部分缺乏經典活性口袋、僅需結合而不必直接抑制的靶點提供了新的干預機會。

但“可降解”不等于“可成藥”，更不等于“可口服”。一個口服PROTAC必須同時在固態、胃腸環境、腸上皮、肝臟、血漿、目標組織和目標細胞中完成一系列彼此矛盾的任務：既要有足夠溶解度，又要能夠跨膜；既要足夠穩定，又不能因過度脂溶而產生不可控蓄積；既要形成高質量三元復合物，又要避免非目標蛋白降解和過窄的安全窗。

Lipinski“五規則”并沒有在PROTAC時代失效。它仍是一塊有用的風險路標，只是不能再被當成終點。真正決定成功的，是能否把二維結構描述符、動態構象、體外ADME、體內PK、組織分布和降解PK/PD整合為同一條證據鏈。

因此，最有希望走向患者的PROTAC，未必是體外DC50最低的那個，而更可能是那個在降解效能、暴露、選擇性、可制造性和安全性之間取得可重復平衡的分子。

參考資料：

1. U.S. Food and Drug Administration. FDA approves vepdegestrant for ER-positive, HER2-negative, ESR1-mutated advanced or metastatic breast cancer. 2026-05-01.

2. VEPPANU (vepdegestrant) tablets, U.S. Prescribing Information. Initial U.S. Approval: 2026.

3. Lipinski CA, Lombardo F, Dominy BW, Feeney PJ. Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Adv Drug Deliv Rev. 2001;46:3-26. doi:10.1016/S0169-409X(96)00423-1.

4. Hamilton EP, et al. Vepdegestrant, a PROTAC Estrogen Receptor Degrader, in Advanced Breast Cancer. N Engl J Med. 2025. doi:10.1056/NEJMoa2505725.

5. Klein VG, et al. Understanding and Improving the Membrane Permeability of VH032-Based PROTACs. ACS Med Chem Lett. 2020;11:1732-1738. doi:10.1021/acsmedchemlett.0c00265.

6. Structural and Physicochemical Features of Oral PROTACs. J Med Chem. 2024. doi:10.1021/acs.jmedchem.4c01017.

7. Conformational Sampling Deciphers the Chameleonic Properties of a VHL-Based Degrader. Pharmaceutics. 2023;15:272. PMID:36678900.

8. Maurer CK, et al. In vitro and in vivo ADME of heterobifunctional degraders: a tailored approach to optimize DMPK properties of PROTACs. RSC Med Chem. 2025;16:1746-1757. doi:10.1039/D4MD00854E.

9. Evaluation of Oral PROTAC Guidelines: Efflux Ratio Outweighs Chameleonicity Descriptors. ACS Med Chem Lett. 2026. doi:10.1021/acsmedchemlett.6c00043.

10. Affinity and cooperativity modulate ternary complex formation to drive targeted protein degradation. Nat Commun. 2023. doi:10.1038/s41467-023-39904-5.

11. Zhang J, et al. Structural Feature Analyzation Strategies toward Discovery of Orally Bioavailable PROTACs of Bruton's Tyrosine Kinase for the Treatment of Lymphoma. J Med Chem. 2022;65:9096-9125. doi:10.1021/acs.jmedchem.2c00324.

12. Evaluation of Cereblon-Directing Warheads for the Development of Orally Bioavailable PROTACs. J Med Chem. 2025. doi:10.1021/acs.jmedchem.4c02709.