【药化】打破PROTAC研发逻辑，分而后合的脂质体PROTAC策略

蛋白水解靶向嵌合体 （Proteolysis targeting chimeras, PROTAC）技术是一种新兴的治疗方法，因其在治疗上可以调节传统小分子难以靶向的蛋白质而备受关注。最近， 北京大学深圳研究生院 的 李子刚 教授和 尹丰 研究员团队，报道了一种 脂质体组装形成的Liposome Split-and-Mix PROTAC（LipoSM-PROTAC）体系，该体系具有叶酸选择性降解靶标蛋白的功能。 且作者以雌激素受体蛋白（ERα）为模型，通过体外实验验证发现该体系具有 显著降解ERα蛋白 的效果。

图1. 脂质体split-and-mix体系示意图

自从ARV110和ARV-471进入临床试验之后，PROTAC技术已成为新药研发的新战略，为疾病的治疗提供了新方法。PROTAC技术具有靶向不可成药靶点、高催化活性、克服耐药性等优势。同时，在结构上PROTAC通常由合适的Linker连接结合靶蛋白、E3连接酶配体形成线性结构，但这种线性结构与对应蛋白只能一一结合，结合效率较低。基于传统PROTAC仅能一一结合对应蛋白的缺陷，李子刚/尹丰课题组另辟新径，提出了分合（Split-and-Mix）纳米自调节平台，该平台易于筛选投入组装分子以及组装分子的比例，并且作者将该理念应用于ERα、EGFR、MEK1/2、BRD2/4、CDK4/6、AR、BCR-ABL等多个靶点蛋白进行验证，实验结果表明SM-PROTAC可以显著降解上述蛋白，但是起效降解浓度较高 ^[1] 。 因此，迫切需要开发一种具有高效降解功能的其他载体的SM体系。

借助脂质体优异的生物相容性，为了更深入地探索适用于SM理念的体系，作者设想将SM理念引入脂质体技术领域。在这一理念的引导下，作者提出了一种基于脂质体的分合（Split-and-Mix）纳米自调节平台，命名为LipoSM-PROTAC，并且在生物学领域对其应用进行了验证。

首先，作者运用简便高效的方法，修饰合成了聚乙二醇-E3连接酶配体和聚乙二醇-靶标蛋白配体。随后，作者使用合成的聚乙二醇药物成功制备了稳定性能优越的小粒径（100-200 nm）纳米粒。这类脂质体纳米粒的表面同时携带多种配体小分子（E3配体小分子、靶向靶标蛋白的配体小分子、叶酸分子）。这种设计使得纳米药物能够更高效地进入细胞，得益于纳米粒表面的叶酸分子与细胞表面的叶酸受体之间的结合，进一步提升了药物在细胞内的摄取率。同时，该纳米粒还能够有效地招募E3泛素连接酶和靶标蛋白，这得益于其表面同时存在的多种配体。基于脂质体纳米粒表面携带配体的空间邻近效应，靶标蛋白会被26S蛋白酶体识别而降解。

为了深入评估LipoSM-PROTAC平台的生物学性能，作者以ERα作为模型靶点，验证了其降解活性、降解机制以及可调比例的能力。通过流式细胞仪穿膜实验，作者验证了LipoSM-PROTAC平台具备细胞选择性摄取的特性，这为解决药物在正常组织或细胞中引起的不良反应提供了新的解决方案。此外，WB实验证明，作者成功开发了一种新型的高效药物研发平台，其起效浓度比多肽SM-PROTAC低50-100倍，同时具备叶酸选择性递送的特性，能够精准靶向特定细胞系，生物安全性能优越，同时具备巨大的临床转化潜力，广泛适用于多个生物应用。

这一成果近期发表在 J. Am. Chem. Soc. 上，文章的第一作者是北京大学深圳研究生院博士研究生 宋春丽、侯占峰 ，以及深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心的 焦资君 。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Selective Protei n of Interest Degradation through the Split-and-Mix Liposome Proteolysis Targeting Chimera Approach

Chunli Song, Zijun Jiao, Zhanfeng Hou, Rui Wang, Chenshan Lian, Yun Xing, Qinhong Luo, Yuhao An, Fenfang Yang, Yuechen Wang, Xinrui Sha, Zhijun Ruan, Yuxin Ye, Zhihong Liu, Zigang Li, and Feng Yin

J. Am. Chem. Soc ., 2023 , DOI: 10.1021/jacs.3c05948

参考文献：

[1] Yang, F.; Luo, Q.; Wang, Y.; Liang, H.; Wang, Y.; Hou, Z.; Wan, C.; Wang, Y.; Liu, Z.; Ye, Y.; Zhu, L.; Wu, J.; Yin, F.; Li, Z., Targeted Biomolecule Regulation Platform: A Split-and-Mix PROTAC Approach. J Am Chem Soc 2023 , 145 (14), 7879-7887.

李子刚博士简介

李子刚博士，哈佛大学博士后，芝加哥大学化学博士，获得中组部万人计划领军人才、广东省特支计划百千万工程领军人才、深圳市高层次人才等称号，获得深圳市杰出青年基金资助。现任北京大学化学基因组学专业博士生导师，深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心执行主任。先后发表高水平SCI论文近180余篇，被多个科学杂志和科学网站介绍，入选科睿唯安高被引学者。所领导的课题组，被国际科学界的认可为是国际稳定多肽领域最重要的研究团队之一，并荣获2022年度国家教育部自然科学二等奖（第一发明人）。

研究团队致力于化学和生物交叉领域用化学方法解决生物学问题，研究领域包括多肽工程和微生物研究，包括稳定多肽二级结构方法学的构建，多肽药物用于人类重要疾病的研究以及抗病毒多肽的研发。主持和参与国家、国际合作、省、市项目三十余项，先后到账经费近4000万元；相关研究与美国辉瑞医药和德国拜耳医药展开合作。申请专利八十余项，授权10余项，基于稳定多肽的核素药物正进行临床研究者发起的临床研究。

https://www.x-mol.com/university/faculty/17147

尹丰博士简介

尹丰博士，南洋理工大学博士后，北京大学博士，深圳湾实验室启航学者，广东省科技青年拔尖人才奖，广东省百名博士博士后创新人物奖，北大清华生命科学中心杰出博士后资助，深圳市高层次人才资助和南山区领航人才称号等荣誉。2019年底任深圳湾实验室研究员，2020年加入深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心担任生物部部长，致力于开发基于稳定多肽的抗癌新药。近五年来，发表国际学术期刊论文80余篇（第一作者及通讯作者的文章40余篇），并荣获2022年度国家教育部自然科学二等奖（第二发明人）。

主要研究领域主要包括：表观遗传学研究、肿瘤干细胞的机制研究、纳米医学研究和多肽生物化学研究等。应用自主开发的稳定多肽方法在针对人类癌症的重要靶点研究和多肽药物研发等方面做出了一系列成果，为探索更加有效的药物前体奠定基础。同时，在此期间主持了国自然面上及省市科研项目多项。申请专利50余件，期中授权专利11件，基于稳定多肽的核素药物正进行临床研究者发起的临床研究。