根据“类药五原则”，药物研发领域流传着一个“500分子量魔咒”——当分子量超过500 Da，药物口服吸收效率就会急剧下降。

而也正是因为这个原则，二十多年来，科研人员为连接靶蛋白配体和E3连接酶配体的“连接子”伤透脑筋，这个看似简单的结构单元却让大多数PROTAC分子量在700-1000 Da，成为临床转化的巨大障碍。

今年5月，南方科技大学在《Nature Communications》上发表了最新突破性研究，向这一传统认知发起挑战：他们大胆摒弃连接子，创造出分子量更低的新型“无连接子PROTAC”药物Pro-BA，同时通过体内外实验验证了其高效性和普适性，将药物的口服生物利用度提高至35%。

如此看来，Linker-free PROTAC可谓是真正意义上的“Paradigm Shift”，为靶向蛋白降解领域提供了新的研究思路与技术路径。

困境

PROTAC的“阿喀琉斯之踵”

在靶向治疗领域，蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）技术被誉为革命性突破。与传统小分子抑制剂“占有-驱动”不同，PROTAC通过引导靶蛋白泛素化并降解，从源头上清除致病蛋白，尤其擅长对付“不可成药”靶点。

但如今，这一技术面临两大核心挑战：

• 连接子设计困境：连接子的长度、化学组成和柔韧性对PROTAC活性至关重要，但最优设计没有通用规则，常通过大量试错来筛选，耗费巨大。

• 分子量超标难题：连接子的加入使传统PROTAC分子量远超小分子药物理想范围（<500 Da），导致溶解性差、细胞渗透性低、口服生物利用度极低（常<10%）。
  

这些特性严重制约了PROTAC的临床应用，当大家陷入连接子优化的泥潭时，研究团队提出了一个颠覆性问题：连接子真的是必需的吗？

图1 传统PROTAC分子结构及目标蛋白降解机制

来源：华创研究

创新设计

N端规则降解通路

研究团队独辟蹊径，在Linker-free PROTAC的E3连接酶的底物识别机制设计中，将目光投向细胞内天然的“N端规则氨基酸蛋白降解通路”(N-end rule)。

基于这一原理，团队开发了名为“AATac”（基于氨基酸的靶向嵌合体）的新型降解剂，在该通路中，AATac通过在靶蛋白配体末端引入特定氨基酸片段(如精氨酸Arg、脯氨酸Pro、甘氨酸Gly等)，模拟蛋白质N端特异性氨基酸残基形成的N端降解基序，这些降解基序能精准被UBR家族相应的E3连接酶识别，进而触发靶蛋白的泛素化降解过程。

图2 无连接子PROTAC分子结构

来源：参考文献3

这种设计理念的革新，为PROTAC领域带来了前所未有的突破；更关键的是，分子设计只是开端，更关键的是，团队后续又开展了生物活性评估和体内外抗肿瘤效果、起效机制、普适性研究，来进一步验证无连接子PROTAC的功效。

效能

Pro-BA优势显著

就体外实验而言，该研究先将N端降解信号(Pro、Gly、Arg)直接与ALK配体Brigatinib类似物(BA)进行偶联，设计出了三种无连接子PROTAC，分别为Pro-BA、Gly-BA和Arg-BA，然后对以上三种无连接子PROTAC进行生物活性评价。

实验结果显示，Pro-BA和Gly-BA在低浓度(100 nM起)即可显著降解EML4-ALK蛋白，而Arg-BA仅在10μM时才表现出降解效果。因此，后续选择了Pro-BA和GIy-BA继续研究。在NSCLC细胞系H3122中，无连接子PROTACs(如Pro-BA和GIy-BA)在降解EML4-ALK蛋白方面比传统含连接子的PROTACs更有效，且Pro-BA降解能力最强。

表1 无连接子PROTAC的生物活性及与传统PROTAC比较

来源：参考文献4，药智咨询整理

就体内抑癌作用而言，无连接子PROTAC在体外有更好的降解和杀伤活性，随后该团队在在非小细胞肺癌H3122异种移植瘤小鼠模型中进行体内效果验证，结果显示，Pro-BA在减少肿瘤大小和抑制肿瘤生长方面比Pro-PEG3-BA、FDA批准的ALK抑制剂Brigatinib更有效。

此外，Pro-BA还能通过口服给药有效抑制肿瘤生长，且在小鼠中表现出良好的耐受性和口服生物利用度(口服F%为35%)，体现了其向临床转化的巨大潜力。

图3 无连接子PROTAC的PK性质和体内抑癌效果

来源：参考文献4

机制解析

无连接子何以更强？

据研究团队的深入研究发现，Pro-BA之所以在生物活性上具有明显优势，其主要在于，无连接子设计反而优化了分子间相互作用：

• 特异性机制：利用CRISPR/Cas9敲除E3连接酶GID4基因后，Pro-BA降解能力几乎完全丧失，证明其降解作用是依赖于GID4泛素化蛋白酶体系统。

• 靶点亲和力增强：等温滴定量热（ITC）分析显示，Pro-BA与ALK激酶结构域的结合解离常数（Kd=144 nM）显著低于Pro-PEG3-BA（Kd=387 nM）。
  

• 泛素化增强：免疫共沉淀（Co-IP）和NanoBRET技术证实，Pro-BA能显著促进EML4-ALK与E3连接酶GID4的相互作用（NanOBRET信号更强），使EML4-ALK发生更强的泛素化修饰，这是被蛋白酶体降解的关键信号。
  

图3 无连接子PROTAC的降解作用机制

来源：参考文献4

最后，为验证无连接子策略的广泛适用性，即尝试在其他靶点是否也可以应用无Linker的AATacs的思路，团队将这种方法应用于慢性粒细胞白血病（CML）的主要驱动蛋白BCR-ABL融合蛋白，也有非常好的体外降解和杀伤活性。其中IC50已经是Sub-nanomolar级别（0.9nM左右），这就意味着Pro-DA、Gly-DA在极低浓度下即可高效作用于靶点，是药物研发中极具潜力的候选分子。

表2 靶向BCR-ABL的无接头PROTAC的表征

来源：参考文献4，药智咨询整理

这一成功拓展证明无连接子策略具有广泛适用性，能高效靶向不同致癌蛋白。

局限挑战

存在诸多优化空间

基于既往对PROTAC的研究，科学家们对PROTAC产品提出了更加宽松的类药原则:即分子量<1000 Da，cLogD<7，ePSA<170 A2，eRotB<13，eHBA<16，eHBD<2。

图4 PROTAC产品类药原则

来源：参考文献5

虽然无连接子PROTAC在临床前概念验证实验中展示出不错的生物活性和抗癌效果，但其成药性仍存在诸多优化空间。

• ADME参数优化：单从目前的体内PK数据来看，不清楚无连接子PROTAC的脂溶性（cLogD）、水溶性和渗透性（ePSA）、分子柔性和代谢稳定性（eRotB）、氢键受体数量（eHBA）、生物利用度（eHBD）等这些理化性质究竟如何，后续可进一步开展相关研究，多维度深度分析其成药性。

• 多途径溶媒优化：该研究体内小鼠模型腹腔注射和和口服都用的ddH20。研究数据表明，在进行药代动力学研究时，动物的禁食状态以及药物制剂配方均会对PROTAC药物的口服生物利用度产生影响。鉴于此，建议在开展相关研究时，使用自由进食的动物模型；在制剂开发环节，不仅要解决药物溶解度受限的问题，还需系统评估不同实验动物物种之间的生理差异，优先挑选与人类代谢特征相似度较高的实验动物进行研究。
  

• 药物-药物相互作用(DDI)风险：虽然目前该研究针对EML4-ALK、BCR-ABL的实验安全耐受性良好，但在实际研发中，其他类型的Warhead可能携带特定的DDI风险，甚至可能因生成的代谢产物而引发DDI风险。鉴于此，在构建PROTAC分子时，通常需要对Warhead分子以及氨基酸片段进行精心设计与优化。建议在研发早期阶段就对DDI相关风险展开考察，以便及时筛选掉那些存在较大DDI风险的分子，从而提高研发效率与成功率。
  

未来展望

蛋白降解治疗的新纪元

虽然无连接子PROTAC作为新技术突破，目前没有临床阶段的产品，但反观传统PROTAC的发展历程，从2001年Crews等人提出PROTAC这个概念发展至今，谁能想到不过短短20多年，现在全球已有40款PROTAC候选药物正在开展临床试验，并且今年5月PROTAC圈的里程碑产品Vepdegestrant已经向美国FDA提交了新药申请（NDA），业内预计Vepdegestrant于2026年上半年获批，成为首个上市的PROTAC药物。

而隔壁的ADC领域，2017年双载荷ADC才首次被提出，如今AACR（2025）大会上包括MNC、海外Biotech企业、国产Biotech企业等全球药企均在争相披露其相关产品，康弘药业药业的KH815更是成为了全球首个进入临床的双载荷ADC管线。

要知道，自古以来，创新药研发中的任何一个有潜力的趋势都绝不会缺少参与者，而能吃到时代红利成员，都是那些早早布局的技术型药企。

试想，传统PROTAC的未来已来，无连接子PROTAC的新纪元还会远吗？

结语

目前，海外领域尚无“无连接子 PROTAC”的相关研究报道，而我国在此技术领域的研究已然走在了国际前列，其通过去冗余化设计，去除传统意义上的连接子，利用N端规则降解通路，将无连接子PROTAC分子量压缩至传统小分子药物范围(~500 Da)，同时维持甚至提升降解活性和口服利用度。

尽管无连接子PROTAC还处于临床前概念验证阶段，若后续在ADME参数、多途径溶媒、DDI风险等方面进一步优化，使其有效性、成药性、选择性更好，未来有望引起国内外企业关注、展开布局、进入人体试验，拥有无限广阔的市场前景。

参考文献

1.Shanmugasundaram K, Shao P, Chen H, Campos B, McHardy SF, Luo T, Rao H. A modular PROTAC design for target destruction using a degradation signal based on a single amino acid. J Biol Chem. 2019 Oct 11;294(41):15172-15175.

2.Zhang J, Ma C, Yu Y, Liu C, Fang L, Rao H. Single amino acid-based PROTACs trigger degradation of the oncogenic kinase BCR-ABL in chronic myeloid leukemia (CML). J Biol Chem. 2023 Aug;299(8):104994.

3.Zhang J, Chen X, Chen C, Li F, Song X, Liu C, Liao K, Su MY, Tan CSH, Fang L, Rao H. Distinct Amino Acid-Based PROTACs Target Oncogenic Kinases for Degradation in Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC). J Med Chem. 2024 Aug 22;67(16):13666-13680.

4.Zhang J, Chen C, Chen X, Liao K, Li F, Song X, Liu C, Su MY, Sun H, Hou T, Tan CSH, Fang L, Rao H. Linker-free PROTACs efficiently induce the degradation of oncoproteins. Nat Commun. 2025 May 23;16(1):4794.

5.Schade M, Scott JS, Hayhow TG, Pike A, Terstiege I, Ahlqvist M, Johansson JR, Diene CR, Fallan C, Balazs AYS, Chiarparin E, Wilson D. Structural and Physicochemical Features of Oral PROTACs. J Med Chem. 2024 Aug 8;67(15):13106-13116.

责任编辑：惜姌

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