PROTACs for Central Nervous System Disorders: Challenges and Opportunities
Zheng, Shao, Sun et al. — Bioorg. Med. Chem. 139 (2026) 118703 | DOI: 10.1016/j.bmc.2026.118703
🎯 UPS利用型PROTAC技術でTau・alpha-Syn等undruggableなCNS標的を触媒的分解し、BBB透過性課題を克服する
① 背景と課題

世界で8億人以上がCNS疾患(神経変性疾患・脳腫瘍)に罹患しており、現行治療は症状緩和に留まり疾患修飾効果を持たない。Tau・alpha-Syn・mHTT・TDP-43は既存小分子薬では標的化困難な「undruggable」タンパク質である。

従来阻害剤: 持続的標的占有が必要 → 高用量・副作用・耐性
抗体・核酸薬: BBB透過困難 → CNS到達不可
PROTAC課題: 分子量600-1000 Da → BBB透過性低下
② PROTACのメカニズム

PROTACはPOI認識リガンド+リンカー+E3リガーゼリガンドの二機能性分子。ternary complex形成→POIのユビキチン化→26Sプロテアソームによる分解→PROTACの再利用(触媒的サイクル)。

30+
2025年時点の臨床試験中PROTAC候補数
130+
PROTACで分解に成功したタンパク質数
③ 分解効率向上戦略

E3リガーゼ選択: CRBN・VHLが最多使用。CNS発現量と基質選択性が鍵。

XL01126(VHL系LRRK2 PROTAC): DC50=15-72 nM、Dmax=82-90%、経口BA=15%、BBB通過・CSF分布確認。

リンカー立体化学: cis/trans-シクロヘキシルの異性がternary complex形成効率を決定的に左右(共結晶構造で実証)。

④ 主な結果 (a) 臨床進捗
PROTAC臨床パイプライン進捗 PhaseIII: ARV-471 (ER) PhaseII: 複数BTK/AR PhaseI: ARV-102 (LRRK2) PhaseI: BRD4/GBM ARV-102がPhaseIでヒト安全性を初確認
④ 主な結果 (b) BBB透過性比較
BBB透過性 vs 分子量の関係 分子量 (Da) BBB透過 XL01126 (MW~700) ARV-102 高MW PROTAC (>1000) BBB最適化候補 MW 600 Da カットオフ
④ 主な結果 (c) BBB戦略

物性最適化: TPSA<90、HBD≤2、MW≤600 のCNS MPO指針

RMT活用: TfR1/RVG29ペプチド結合ナノ粒子でBBBを通過

条件活性型: 腫瘍微環境(ROS/GSH/低酸素)応答型caged PROTACで全身毒性を低減

alpha-Syn化合物2b: DC50=7.51 uM、Dmax=89%、C. elegansモデルでin vivo活性確認

④ 主な結果 (d) 新規TPD技術
  • AUTACs: オートファジー-リソソーム経路を利用、UPS依存性なし
  • LYTACs: リソソームを直接標的化
  • RIBOTACs: mRNAを標的に分解
  • SNIPERs: cIAP1を利用した分解
  • CMAATACs: シャペロン介在型オートファジー利用
⑤ 計算化学加速提案

lib/docking: UniDockRunnerにPROTAC ternary complex scoring追加(delta_G_ternary = delta_G_POI + delta_G_E3 - linker_strain)

lib/molgen: CNS-MPOスコアラー(TPSA/MW/HBD/pKa/logD/Ar rings)+リンカー長最適化を組み込んだ多目的PROTAC生成ワークフロー

lib/fep: MMGBSAEngineによるternary complex安定性の定量評価

⑥ 限界点・今後の課題
BBB透過性と分解効率のトレードオフが未解消
CNS内E3リガーゼ発現の神経細胞種・疾患ステージ依存性
高濃度でのhook effectのin vivo管理が困難
PROTAC長期安全性・毒性プロファイルが未確立
⑦ 実装ギャップ
  • PROTAC ternary complex docking(ProLIFはbinary complexのみ)
  • CNS-MPOスコアラーの未実装
  • E3発現量考慮のdegradation efficiency estimator