近日，靶向蛋白降解（targeted protein degradation，TPD）先驅(qū)——耶魯大學Craig M. Crews教授在Cell Chemical Biology雜志發(fā)表了一篇綜述。文章中，Crews教授強調(diào)了擴展TPD工具箱對于發(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)展的三個主要方向：1）以更大的時空精度擴展TPD平臺；2）提高降解劑合成的通量；3）優(yōu)化化學誘導(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)藥理學在轉(zhuǎn)化醫(yī)學中應(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配體，促進蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPI），而不一定形成強烈的蛋白-配體相互作用；異雙功能嵌合體則含有兩個獨立的化學組分，通過連接子相連，分別招募各自的蛋白靶點。
在TPD成為公認治療方式之前，能夠同時作為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幾。自從基于VHL、CRBN的細胞內(nèi)降解劑開發(fā)成功，科學家們開始關(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、自噬機制等。溶酶體途徑降解細胞外蛋白質(zhì)的TPD方法的出現(xiàn)，為我們提供了新的、互補的治療策略。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。對于當前系統(tǒng)無法有效靶向的蛋白質(zhì)，以及對抗VHL、CRBN過度濫用而導(dǎo)致突變性問題，TPD平臺的持續(xù)擴展顯得尤為重要。通過高通量篩選發(fā)現(xiàn)既定蛋白質(zhì)靶標的配體，以及其可配化的固有特性，將極大地推動小分子結(jié)合物用于可招募降解機制目錄的擴展；而針對具有有利特性的蛋白質(zhì)組分進行特異性循環(huán)招募，則能提升TPD的精準度。只要工具得當，理論上可以“量身定制”地設(shè)計TPD療法，精準定位并降解靶標，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；同時，許多已獲批的用于治療癌癥的靶點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胞遞送的精準度，而利用配體實現(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。對于學術(shù)實驗室而言，合成超過30-40個PROTAC分子是一項繁重的工作量。因為如果化學彈頭之一在市場上無法購得，其合成過程往往會變得極為耗時，因此為特定靶標創(chuàng)建二價降解劑文庫是一項艱巨的任務(wù)。目前，已有幾種適用于生物學平臺的合成策略，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步驟。盡管這些方法在接頭中引入了輔助基團，可能會影響體內(nèi)的療效，且在產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率較低時可能導(dǎo)致結(jié)果解讀困難，但直接用于生物學的平臺無疑提高了二價降解劑合成的操作性和效率。機器學習、AI輔助的數(shù)據(jù)收集和模型訓練可以預(yù)測小分子誘導(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和數(shù)據(jù)集來訓練這些模型。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)源性靶標是TPD的關(guān)鍵評估環(huán)節(jié)。雖然早期的降解參數(shù)至關(guān)重要，但對三元復(fù)合物形成機制的深入分析對于設(shè)計更高效的降解劑同樣至關(guān)重要。與傳統(tǒng)占據(jù)驅(qū)動藥理學原理相似，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。多價降解劑可能先發(fā)生兩個或多個二元結(jié)合事件，隨后形成三元復(fù)合物，且每個募集元件可能具有不同的結(jié)合動力學和熱力學特性。此外，像PROTAC這樣的二價降解劑會出現(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)同性可能推動了事件驅(qū)動藥理學的早期發(fā)展。因此，協(xié)同性的評估應(yīng)與降解篩選同步進行。
信息來源：醫(yī)藥魔方
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