近日，靶向蛋白降解（targeted protein degradation，TPD）先驅(qū)——耶魯大學(xué)Craig M. Crews教授在Cell Chemical Biology雜志發(fā)表了一篇綜述。文章中，Crews教授強(qiáng)調(diào)了擴(kuò)展TPD工具箱對(duì)于發(fā)現(xiàn)和表征下一代降解劑的重要意義，并提出應(yīng)優(yōu)先發(fā)展的三個(gè)主要方向：1）以更大的時(shí)空精度擴(kuò)展TPD平臺(tái)；2）提高降解劑合成的通量；3）優(yōu)化化學(xué)誘導(dǎo)蛋白復(fù)合物的協(xié)同性，以助力TPD行業(yè)快速發(fā)展。
靶向蛋白降解技術(shù)開創(chuàng)了鄰近誘導(dǎo)藥理學(xué)在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的新篇章。這類小分子骨架主要分為兩類：分子膠和異雙功能嵌合體。分子膠降解劑通常作為單價(jià)配體，促進(jìn)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI），而不一定形成強(qiáng)烈的蛋白-配體相互作用；異雙功能嵌合體則含有兩個(gè)獨(dú)立的化學(xué)組分，通過連接子相連，分別招募各自的蛋白靶點(diǎn)。
在TPD成為公認(rèn)治療方式之前，能夠同時(shí)作為E3連接酶和其他蛋白質(zhì)循環(huán)因子配體的小分子寥寥無(wú)幾。自從基于VHL、CRBN的細(xì)胞內(nèi)降解劑開發(fā)成功，科學(xué)家們開始關(guān)注新型化合物的探索，以招募其他E3連接酶、蛋白酶體亞基、自噬機(jī)制等。溶酶體途徑降解細(xì)胞外蛋白質(zhì)的TPD方法的出現(xiàn)，為我們提供了新的、互補(bǔ)的治療策略。此外，一些膜相關(guān)受體也引起了關(guān)注。
人體內(nèi)數(shù)百種蛋白質(zhì)參與蛋白酶體和溶酶體的運(yùn)輸，但只有少數(shù)確定了招募關(guān)系，這意味著還有廣闊的探索空間。對(duì)于當(dāng)前系統(tǒng)無(wú)法有效靶向的蛋白質(zhì)，以及對(duì)抗VHL、CRBN過度濫用而導(dǎo)致突變性問題，TPD平臺(tái)的持續(xù)擴(kuò)展顯得尤為重要。通過高通量篩選發(fā)現(xiàn)既定蛋白質(zhì)靶標(biāo)的配體，以及其可配化的固有特性，將極大地推動(dòng)小分子結(jié)合物用于可招募降解機(jī)制目錄的擴(kuò)展；而針對(duì)具有有利特性的蛋白質(zhì)組分進(jìn)行特異性循環(huán)招募，則能提升TPD的精準(zhǔn)度。只要工具得當(dāng)，理論上可以“量身定制”地設(shè)計(jì)TPD療法，精準(zhǔn)定位并降解靶標(biāo)，從而減少因脫靶效應(yīng)帶來的毒性。
例如，在腫瘤治療領(lǐng)域，TPD的選擇性得益于腫瘤依賴性的癌蛋白的上調(diào)和突變，而這些蛋白在正常體組織中很少表達(dá)；同時(shí)，許多已獲批的用于治療癌癥的靶點(diǎn)特異性抑制劑也被重新開發(fā)成了TPD藥物。降解劑-抗體偶聯(lián)物（degrader-antibody conjugates，DAC）提升了降解劑向特定細(xì)胞遞送的精準(zhǔn)度，而利用配體實(shí)現(xiàn)組織特異性蛋白質(zhì)降解的策略，則規(guī)避了有效荷載過早釋放的情況。此外，CRBN和VHL等E3連接酶已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于降解多種蛋白質(zhì)類型，因此，理想的可招募系統(tǒng)應(yīng)展現(xiàn)出廣泛的新底物范圍。對(duì)于學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室而言，合成超過30-40個(gè)PROTAC分子是一項(xiàng)繁重的工作量。因?yàn)槿绻瘜W(xué)彈頭之一在市場(chǎng)上無(wú)法購(gòu)得，其合成過程往往會(huì)變得極為耗時(shí)，因此為特定靶標(biāo)創(chuàng)建二價(jià)降解劑文庫(kù)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。目前，已有幾種適用于生物學(xué)平臺(tái)的合成策略，這些策略中，降解劑可以基于板的形式快速生成，且僅需最少的純化或檢測(cè)步驟。盡管這些方法在接頭中引入了輔助基團(tuán)，可能會(huì)影響體內(nèi)的療效，且在產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率較低時(shí)可能導(dǎo)致結(jié)果解讀困難，但直接用于生物學(xué)的平臺(tái)無(wú)疑提高了二價(jià)降解劑合成的操作性和效率。機(jī)器學(xué)習(xí)、AI輔助的數(shù)據(jù)收集和模型訓(xùn)練可以預(yù)測(cè)小分子誘導(dǎo)PPI，但由于缺乏連接子-活性關(guān)系而受到限制。更高通量的降解劑合成可以通過生成更大的降解劑庫(kù)和數(shù)據(jù)集來訓(xùn)練這些模型。組合和自組裝策略還可以減少合成工作量，且能更廣泛地篩選雙功能降解劑的連接子和招募范圍。高效降解內(nèi)源性靶標(biāo)是TPD的關(guān)鍵評(píng)估環(huán)節(jié)。雖然早期的降解參數(shù)至關(guān)重要，但對(duì)三元復(fù)合物形成機(jī)制的深入分析對(duì)于設(shè)計(jì)更高效的降解劑同樣至關(guān)重要。與傳統(tǒng)占據(jù)驅(qū)動(dòng)藥理學(xué)原理相似，理想的鄰近誘導(dǎo)分子應(yīng)具備快速結(jié)合和緩慢解離的特性。多價(jià)降解劑可能先發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)二元結(jié)合事件，隨后形成三元復(fù)合物，且每個(gè)募集元件可能具有不同的結(jié)合動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特性。此外，像PROTAC這樣的二價(jià)降解劑會(huì)出現(xiàn)所謂的“Hook效應(yīng)”。然而，通過優(yōu)化配體介導(dǎo)的PPI以促進(jìn)三元復(fù)合物的形成，可以克服這種“Hook效應(yīng)”。那些三元相互作用超過單個(gè)二元親和力的系統(tǒng)被定義為具有正協(xié)同性，由于三元復(fù)合物的持續(xù)形成，正協(xié)同性通常會(huì)導(dǎo)致靶蛋白更有效地降解。
迄今為止，僅在泛素-蛋白酶體定向降解劑中觀察到了協(xié)同性，而自噬和溶酶體系統(tǒng)所需的協(xié)同性水平可能受環(huán)境影響。總的來說，在大多數(shù)TPD途徑中，正協(xié)同性可能推動(dòng)了事件驅(qū)動(dòng)藥理學(xué)的早期發(fā)展。因此，協(xié)同性的評(píng)估應(yīng)與降解篩選同步進(jìn)行。
信息來源：醫(yī)藥魔方
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