转自：药渡
蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC)技术代表了一种利用细胞泛素蛋白酶体系统降解靶蛋白的新方法。最近，北京大学深圳研究生院李子刚/尹丰团队，报道了一种基于脂质体自组装的新型分裂混合PROTAC系统(LipoSMPROTAC)（图1），相关成果整理发表在《Journal of the American Chemical Society》期刊上，LipoSM-PROTAC系统具有叶酸选择性降解靶标蛋白的功能。且研究人员以雌激素受体蛋白（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
近几十年来，靶向嵌合体蛋白水解(Proteolysis TargetingChimera, PROTACs)已成为药物开发领域的一项有吸引力的技术。以ARV110和ARV-471为代表的候选药物已进入I/II期临床试验，表明PROTACs在癌症和其他疾病治疗方面的潜力。PROTACs的具有高选择性、克服耐药性的能力和靶向不可药物的靶点的巨大优势，使其成为神经系统疾病、炎症性疾病，癌症等多种疾病的有效药物，传统的PROTACs由合适的Linker连接靶蛋白配体、E3连接酶配体形成线性结构（图2A），但这种线性结构与靶蛋白只能一一结合，结合效率较低。
基于此研究人员开发了一种新的基于肽的自组装PROTAC纳米平台(SM-PROTAC)，该平台具有易于筛选、可编程配体比例、自优化生物分子空间识别和多功能应用等特点(图2B)，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，但是基于肽的SM-PROTAC的低药效限制了其在生物医学领域的进一步发展。因此，迫切需要开发一种更有效的用于生物医学应用的PROTAC纳米平台。
由于脂质体具有易于配制、自动组装和高负载运输能力。研究人员将SM-PROTAC与脂质体结合从而提出了一种基于脂质体的分合（Split-and-Mix）纳米自调节平台-LipoSM-PROTAC，并对其进行了生物学表征和验证（图2C)。
图2. 传统PROTAC、SM-PROTAC、LipoSM-PROTAC示意图
首先，研究人员修饰合成了聚乙二醇-靶蛋白配体和聚乙二醇-E3连接酶配体以及聚乙二醇-叶酸结构并使用合成这三种结构成功制备组装了性能优越的脂质体纳米粒。这类脂质体纳米粒的表面同时携带E3配体、靶蛋白配体、叶酸多种配体小分子（图3）。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使得纳米药物能够更高效地进入细胞，进一步提升了药物在细胞内的摄取率，研究人员通过流式细胞仪穿膜实验验证了LipoSM-PROTAC平台具备细胞选择性摄取的特性（图4），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。另外，由于其表面同时存在的多种配体因此该纳米粒还能够有效地招募E3泛素连接酶和靶标蛋白，基于脂质体纳米粒表面携带配体的邻近诱导效应，靶蛋白会被蛋白酶体识别从而降解。
图3.脂质体的制备与表征。
图4.脂质体对细胞摄取和分布的影响。
随后，为了深入评估LipoSM-PROTAC平台的生物学性能，研究人员以ERα作为靶蛋白，通过LipoSM-PROTAC平台验证了其降解机制、降解活性和可调比例的能力（图5）。WB实验证明，研究人员成功开发了一种新型的高效药物研发平台，与基于肽的SM PROTAC相比，LipoSM PROTAC系统可以以较低的浓度达到治疗效果，同时该平台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领域。
图5.脂质体对ERα降解的影响。
综上所述，李子刚/尹丰团队成功设计了一种新型的传递平台-LipoSM-PROTAC，它可以有效地将传统protac的配体转移到脂质体上。LipoSM-PROTAC平台具有药效高、靶向递送能力强、筛选方便、配体比例调节、生物分子自优化等优势，可同时募集多个靶点POI和E3泛素连接酶。并能显著降低POI的浓度。与基于肽的sm - protac相比，LipoSM-PROTAC系统可以以更低的浓度达到治疗效果，并为临床转化潜力提供了机会。总体而言，基于liposm的平台显示出更高的药物功效，这为PROTAC和其他生物分子调控提供了潜在的应用前景。
Song C, Jiao Z, Hou Z, et al. Selective Protein of Interest Degradation through the Split-and-Mix Liposome Proteolysis Targeting Chimera Approach[J]. Journal of the American Chemical Society,2023.
