一、前言
過去筆者曾撰文探討過細胞內標靶蛋白降解（Intracellular Targeted Protein Degradation，簡稱iTPD）機制，包含PROTAC(PROteolysis TArgeting Chimera)1與分子膠(Molecular Glue)2，也討論過以抗體複合蛋白降解劑(Degrader Antibody Conjugates)3的發展潛力，前述這幾篇文章提及的降解平台聚焦在蛋白
體路徑。本文則聚焦標靶蛋白降解（Targeted Protein Degradation，以下簡稱TPD）機制中的另一塊拼圖-溶小體(lysosome)路徑(表1)，細胞可透過自噬、內吞作用將胞外或細胞膜上的蛋白標的導入溶小體中降解，稱之為「細胞外標靶蛋白降解（Extracellular Targeted Protein Degradation，簡稱eTPD）機制」，本文並將介紹目前這個領域的臨床發展現況、挑戰與展望。
表1 TPD作用機制
註：SARD: Specifically Addressable Degraders；HyT: Hydrophobic tag-based protein degradation；TF-PROTAC: Targeted Protein Degradation by Proteolysis Targeting Chimeras；SERD: Selective Estrogen Receptor Degraders；LYTAC: Lysosome-Targeting Chimeras； AbTAC: antibody-Targeting Chimeras；CMA: chaperone-mediated autophagy；KineTAC: Cytokine Receptor-Targeting Chimeras
資料來源：Targeted protein degradation: mechanisms, strategies and application. Signal Transduction and Targeted Therapy ( 2022) 7:113
；工研院產科國際所(2024/09)
二、由胞外誘發的降解作用完整了標靶蛋白降解劑的機制拼圖
在過去十年間，TPD這種全新的藥物作用機制迅速崛起，特別是PROTAC與分子膠這類藥物利用雙特異性小分子將目標蛋白連結到E3泛素連接 (Ubiquintin E3 ligase)，並在蛋白體中降解。與傳統的阻斷訊號傳遞之藥物機制不同，iTPD能透過酵素的催化機制降解目標蛋白，更有效且作用持續，所需劑量更低。
近來，TPD的發展已逐步擴充至細胞膜與細胞外蛋白質組，這類蛋白佔所有蛋白質36%左右，包括胞外的分泌蛋白、聚集蛋白(aggregated protein)和細胞膜上蛋白。eTPD目前開發中的平台利用雙特異性抗體、複合物(conjugates)或小分子將細胞外特定目標蛋白運輸至溶小體降解。有了iTPD、eTPD這兩種機轉，基本上無論是細胞內還是細胞外幾乎任何蛋白質，都可以透過TPD機制去除。
三、Bioheaven公布的I期臨床試驗數據為ePTD的發展帶來正向結果
近期，Biohaven發表該公司所發展的細胞外標靶蛋白降解（eTPD）劑BHV-1300展開對臨床試驗I期第一位臨床受試者給藥結果，除了在安全性上獲得證實外，並發現BHV-1300能有效降低血液循環中該藥針對之標的蛋白-免疫球蛋白G的量達43%。應用eTPD機制的BHV-1300與當前發展較快的PROTAC、分子膠等仰賴泛素化將細胞內標的蛋白帶至蛋白質體降解的 iTPD機制不同，BHV-1300採取細胞降解蛋白的另一條路徑，將細胞膜、外的標的蛋白帶至溶小體降解。
BHV-1300是一個具雙特異型的小分子結構(圖1)，一端可專一地辨識擬降解的標的蛋白，另一端則可專一地結合於肝臟細胞的ASialoGlycoProtein Receptor (簡稱ASGPR)，一旦BHV-1300同時結合標的蛋白與肝臟細胞上的ASGPR，肝臟細胞即展開內吞作用，並將這個複合物引導至溶小體，此時標的蛋白於溶小體中分解，而ASGPR則被細胞回收巡迴至細胞膜再利用。
資料來源：Bioheaven官網；工研院產科國際所(2024/09)
圖1 Bioheaven的eTPD產品BHV-1300作用機轉
目前除了Bioheaven 外，尚有多家公司開發eTPD的產品，包含使用抗體的日本中外製藥(Chungai Pharma)，使用雙特異性抗體的EpiBiologics、Genentech、InduPro、EpiBiologics，使用蛋白質複合物的Lycia、Orum，以及利用小分子的Bioheaven、Avilar Therapeutics等。大廠Eli Lilly也於2021年與Lycia Therapeutics簽約合作，此項交易包含3,500萬美元前期金以及最高達16億美元的商業里程碑金，應用Lycia的LYTAC開發出能分解致病蛋白質的新藥。Lycia並於2024年5月結束C輪募資，共募得1億6,600萬美元，準備用於支持Lycia首個候選產品的臨床試驗。
四、eTPD為過去以阻斷訊號傳遞為主的藥物發展機制帶來新治療模式，相當具應用潛力
eTPD的發展將TPD標的擴充至降解細胞外蛋白質組的模式，改變過去以阻斷為主的藥物開發方式。除了目標蛋白（Protein of Interest, 簡稱POI）所在位置不同外，iTPD和eTPD之間至少有三個顯著差異：
蛋白質回收途徑不同：細胞透過蛋白體和溶小體這兩條主要路徑回收蛋白質。iTPD幾乎專門招集蛋白體途徑，這通常用於處理細胞內蛋白質。而eTPD則透過雙特異性生物製劑(抗體或融合蛋白)或小分子，將膜結合或分泌的POI招集到膜結合的回收受體，並將POI運輸至溶小體進行降解。
使用不同的蛋白且蛋白水解動力學不同：iTPD較快，通常在數分鐘到數小時內完全啟動，因為所有降解相關元件都在細胞質中。而eTPD通常較慢，因為過程涉及從膜到早期和晚期內體(endosome)的囊泡運輸，最終與溶小體融合並進行蛋白降解，一般需要6~48小時內啟動。
eTPD在組織選擇性與給藥頻率上有優勢：iTPD系統僅使用少數幾個E3連接，主要是cereblon（CRBN）或von Hippel–Lindau（VHL），這是因為要找到類似藥物的E3連接結合物相當具有挑戰。這兩種連接在組織中廣泛表達，這限制了組織選擇性標靶。儘管有超過600個E3連接，但有用的降解劑集合可能會擴展，最近的一個基因組篩選表明有更多方式降解細胞內蛋白質。相比之下，eTPD已經使用多種降解系統，提供了更多的平台技術選擇和組織選擇性。抗體可以輕易製造，結合蛋白質界面並接觸它們的細胞外目標，這是一個很大的優勢。此外，抗體的藥物代謝動力學（PK）特性比典型的小分子更長，這允許更少頻率的給藥。
生物製劑領域雖已經有足夠的治療機制選擇，如抗體藥物複合物（ADC）、雙特異性T細胞接合劑或嵌合抗原受體（CAR）T細胞。然而，這些治療模式也存在一些限制，例如ADC藥物的毒性泄漏可能導致脫靶毒性，或者CAR-T細胞可能引發細胞因子風暴，以及複雜製程、品質管理上的挑戰。此外，這些治療模式主要侷限於膜上POI，並且多數應用於急性、危及生命的腫瘤疾病。
與eTPD最接近的比較對象是抗體，抗體透過與功能位點結合阻斷POI作用，這類功能阻斷抗體是目前生物製劑市場中銷量最大的產品類型。抗體和eTPD類藥物均可作用於細胞外或細胞膜上的目標蛋白。然而，eTPD具有顯著的優勢：
劑量需求較低：抗體藥物需透過足夠藥量才能發揮完全阻斷標的蛋白的功能，eTPD則可以催化性地降解目標，理論上eTPD劑量需求較低，這在POI大量表現時是一個顯著優勢。
開發上可結合的目標位置選擇多：eTPD和其他降解機制可以完全阻止POI作用，並不像傳統標靶藥物受限於POI單一活性位點。實際上，eTPD不需要針對POI的特定功能位點，整個POI表面都可能可供降解抗體結合，而降低開發這類抗體的要求，也可能降低抗藥性產生機率。
五、eTPD發展技術挑戰仍在，同志仍須努力
eTPD雖有著前述優點，但各個由廠商主導開發的平台仍有其技術開發的挑戰，仍有相當大的改善空間：
LYTAC：Lycia Therapeutic的平台LYTAC為蛋白質複合物，可針對膜外、膜上的蛋白，目前已由第一代M6Pn-LYTAC進展至第二代技術GalNAc-LYTAC，可針對特定細胞類膜上的標的蛋白降解，第二代技術採取了不同配體GalNAc，相較於M6Pn更具有高選擇性與專一性(如其中一產品僅針對肝細胞特定膜蛋白)、不會干擾溶小體的正常運作等優點。不過第二代技術仍有脫靶效應，開發團隊持續針對藥物動力學特性進行改善。
AbTAC/PROTAB/REULR：這兩類平台均是以雙特異抗體作為主要結構，可針對膜上的蛋白。由組成包含跨膜 E3 連接的不同結合位和 POI 結合位的重組雙特異抗體。這一類平台可透過抗體雙特異性不同的組合，增加組織特一性與選擇性避免脫靶，提升用藥安全；不過，製造的高成本、有免疫源性、內吞機制不明等，仍須進一步的研究。
MoDE-A/ATAC：這一類平台代表廠商為Bioheaven，是小分子的TPD，組成包含一連接子，一端複合ASGPR配體，另一端複合可結合POI的專一性小分子(如前述的BHV-1300)。這類平台有著可清除細胞外蛋白、分子相對較小、非蛋白質基較不易引發免疫反應。不過，在體內容易被清除，仍需克服給藥頻率的議題。此外，僅仰賴E3連接會限制在特定細胞環境中的適用性。
KineTAC：KineTAC為由EpiBiologics所發展的。主要架構為一抗體，其中一端複合細胞激素，另一端則可專一結合於POI。具有可清除細胞外與細胞膜上的標的蛋白、具有廣泛或組織特異性分佈的優點。然而，高製造成本、可能因細胞激素導致免疫反應，則是目前開發者須解決的議題。
六、結論
目前不同的eTPD平台仍存在待解議題，例如大複合物的內吞作用、穩定性問題、藥物動力學特性、三元複合物平衡、體內安全性概況、配體多樣化、成本和製備難度等。除了 PROTAC 和可能的 MoDE-As 等小分子TPD平台外，前面討論的含有生物製劑的技術目前都尚未能口服給藥，對於這類分子的臨床應用是一個重大限制。此外，每種降解技術都有其特別限制和特性，使其可被用於治療特定疾病。且POI 和細胞外蛋白和膜蛋白降解所需蛋白的表達量、差異組織表現以及形成的三元複合物之穩定性都可能在選擇性中發揮重要作用。
雖然eTPD的發展仍處於萌芽期，也有著不少待解決的技術議題，然而受到iTPD產品進展迅速的啟發，以及eTPD研發中眾多平台在標靶、組織上的選擇性多樣化組合，咸信將為過往難以成藥的體內蛋白標的，帶來治療藥物的發展新頁。