胞外犯法、胞内同罪，诱导蛋白降解技术追逃胞外蛋白

【新闻事件】：最近两位化学生物学大佬独立开发了一种利用溶酶体蛋白降解系统的诱导胞外蛋白降解新技术。PROTAC的发明人、耶鲁大学的Crews小组发明的新技术叫做ENDTAC，近日发表在ACS Central Science杂志上。该技术利用细胞表面的GPCR内吞其激动剂配体与另一个模型蛋白的复合物。作为概念验证作者选择CXCR7作为受体，把一个已知CXCR7激动剂通过链接接到一个卤素标签（halotag）和eGFP的融合蛋白（eGFP-HT7）上，这个ENDTAC与CXCR7结合后整个蛋白被内吞到溶酶体降解。另一个工作思路类似、但更加成熟。这个斯坦福大学教授Bertozzi发明的技术叫做LYTAC、该工作暂时发表在Chemrxiv上。作者把细胞膜上溶酶体靶向受体（LTR）的已知激动剂与抗体或小分子配体链接起来形成LYTAC，与LTR结合后把与小分子或抗体部分结合的目标蛋白内吞到溶酶体降解。这个技术不仅可以降解分泌蛋白、还可以降解膜蛋白，作者不仅用该技术降解了模型蛋白亲和素、还成功降解了几个重要药物靶点如EGFR、ApoE4、PD-L1等。作者还利用CRISPR技术找到了降解内吞蛋白的主要基因，如控制内质体酸性、内质体溶酶体融合、内吞等关键过程的基因。

【药源解析】：RPOTAC是现在小分子药物开发最具创新性的方向。与传统的抑制或激活蛋白功能不同，PROTAC降解靶点蛋白，把一个蛋白已知、未知的功能统统去掉，可以更可靠重复基因学研究结果。PROTAC的另一个重要优势是理论上只要催化剂量药物即可，对剂量和暴露量要求较低。但是PROTAC也有缺陷，除了分子较大、PK不佳外，因为利用是泛素降解系统、只能降解胞内蛋白是个最根本的缺陷。膜蛋白和分泌蛋白占蛋白总数的40%，虽然可以用小分子或抗体药物调控部分功能，但有些功能未知、有些功能难以用已有技术调控，所以诱导降解技术在胞外也是广阔天地大有作为。

Crews的工作只用了一个模型系统，是对这个技术的概念验证。Halotag是个水解酶，可以与卤代烷形成共价复合物，而eGFP是个荧光蛋白。这两个蛋白是化学生物学中常用的工具，与疾病并无关系。很多细胞表面受体与小分子配体结合后会诱导内吞，在制药中有一定应用的包括Endocyte小分子药物偶联技术的叶酸受体和靶向放疗药物的PSMA、肝靶向RNAi的GalNAc技术的ASGPr受体、最近上市的多肽公司Bicycle靶向的MMP14等，前几天讲过帮助ER阳性乳腺癌耐药的LAT-1也可以内吞小分子配体。ENDTAC与PROTAC类似可能是口服小分子，如果能从细胞中逃逸也可能只需催化剂量。

Bertozzi的工作要更复杂、更全面一点，LYTAC既可以是类似PROTAC的小分子、也可以是类似ADC的大分子，只是LYTAC中负责靶向的是小分子、而抗体负责抓捕靶向蛋白。确证方面LYTAC不仅成功降解ApoE4、PD-L1这样重要靶点蛋白，还成功降解EGFR、CD71这样的膜蛋白。LTR是清除分泌蛋白的天然机制，在细胞膜、内质体、高尔基体等关键部门手续齐全、靶标蛋白进入细胞后被降解机会更大。有些LTR如Cl-M6PR已经被用于溶酶体储存障碍酶替代疗法的递送，GalNAc也在RNAi药物递送中应用广泛。当然利用LTR的LYTAC因配体极性和分子量都很大所以口服可能性较小、尤其是与抗体偶联。如果胞内外循环不畅仅有催化量药物是不够的，不过这是个次要因素。

这两个技术思路类似、将来可能合并成一个技术，这令诱导蛋白降解技术适用范围大大扩宽。当然整个领域还在早期，大家现在还主要在畅想这个技术的优势，长期安全性到底怎么样、是否比其它技术有更大的治疗窗口还需要在以后的工作中去研究。今年Crews创建的Arvinas已经开始了雄激素受体 PROTAC药物的临床试验，这个药物虽然靶点古老但对诱导蛋白降解技术是个关键的概念验证，毕竟蛋白降解这么重要的职能部门从来没有这样有预谋地干扰过。现在的基因编辑和RNAi技术也正在快速成熟，目标蛋白不仅可以抑制、而且可能在DNA、RNA、蛋白水平敲低，疾病治疗将进入一个全新时代。

Crews文章：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.9b00224

Bertozzi文章：https://chemrxiv.org/articles/Lysosome_Targeting_Chimeras_LYTACs_for_the_Degradation_of_Secreted_and_Membrane_Proteins/7927061

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