Phase I/II Clinical Trial of the Safety, Tolerability, and Anti-tumor Efficacy of the IGF-1R Inhibitor, AXL1717 (Picropodophyllin), in the Treatment of Recurrent Malignant Astrocytomas

This is a single-center, open-label, non-randomized, Phase I/IIa study to investigate the safety, tolerability, and antitumor efficacy of AXL1717 (picropodophyllin as active agent formulated in an oral suspension; PPP) in patients with recurrent malignant astrocytomas (glioblastoma, gliosarcoma, anaplastic astrocytoma, anaplastic oligodendroglioma, anaplastic oligoastrocytoma, and anaplastic ependymoma). Patients will be treated for up to 5 cycles. A treatment cycle is defined as 28 days+7 days rest (28+7 days during cycle 1 to 4, and 28 days during cycle 5). The following cycle will not be started until the treatment continuation criteria are fulfilled. Concomitant supportive therapies will be allowed.

开始日期2012-12-01

申办/合作机构

Rush University Medical Center

[+1]

NCT01725555

/ Completed临床1期

A Randomized, Open-label, Phase I, Crossover Study to Assess the Effect of Food on the Bioavailability of AXL1717, in Patients With Advanced Malignant Tumors

This is a prospective, randomized, open-label, Phase I, crossover study to assess the effect of food on the bioavailability of AXL1717 including patients with advanced malignant tumors

开始日期2012-10-01

申办/合作机构

Axelar AB

100 项与 Picropodophyllin 相关的临床结果

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100 项与 Picropodophyllin 相关的转化医学

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100 项与 Picropodophyllin 相关的专利（医药）

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320

项与 Picropodophyllin 相关的文献（医药）

2026-03-01·Journal, genetic engineering & biotechnology

Dual targeting of IGF-1R and K-RAS with natural phytochemicals for lung cancer therapy: an in-silico study

Article

作者: Hossen, Zubaer ; Ahmed, Sk Faisal ; Ashraful, A B M ; Chakraborty, Indira ; Jahin, Md Abrar ; Chowdhury, Sanjarah ; Ahmed, Md Hossain ; Rahman Munna, Md Masudur ; Tasmin, Jhuma ; Zaheen, Anika

Lung cancer remains one of the leading causes of cancer-related mortality worldwide, and the limitations and adverse effects of conventional chemotherapy necessitate the exploration of alternative therapeutic strategies. In this study, we used in-silico methods to identify bioactive compounds from medicinal plants with potential anti-lung cancer activity. We aimed to find potential inhibitors for the prevention of lung cancer, which can target two important proteins-insulin-like growth factor receptor (IGF-1R) and Kirsten rat sarcoma viral oncogene homologue (KRAS). A library of 1584 phytochemicals derived from 12 medicinal plants was retrieved from the IMPPAT 2.0 database and virtually screened using PyRx 0.8 software. According to the results, 17Beta-Hydroxywithanolide K and Ginkgolide A demonstrated strong binding affinity to IGF-1R (-9.4 Kcal/mol) and KRAS (-6.9 Kcal/mol), respectively, compared to the synthetic inhibitors Picropodophyllin (-7.7 Kcal/mol) and Sotorasib (-5.9 Kcal/mol). Pharmacokinetic (ADME) and toxicity analysis indicated favorable characteristics, including high gastrointestinal absorption and non-toxicity. Molecular dynamics (MD) simulations of 100 ns duration confirmed the stability of the protein-ligand complex. Overall, 17Beta-Hydroxywithanolide K and Ginkgolide A have potential as natural therapeutic agents for the treatment of lung cancer. However, additional in vitro and in vivo experiments are needed to validate these computational results.

2026-01-26·JACS Au

An Integrated Approach Combining Surface Plasmon Resonance Screening with Proteomics Enables Discovery of Natural Molecular Glue Degraders

Article

作者: Li, Hua ; Liu, Yang ; Zhu, Rui ; Yang, Yueying ; Liu, Xiaofen ; Tian, Jundan ; Liang, Jing ; Chen, Lixia ; Zhang, Rui ; Yan, Hongwei ; Zhang, Huadong

Targeted protein degradation, particularly through molecular glue degraders (MGDs), offers a promising strategy for targeting "undruggable" proteins. However, existing fluorescence-based screening approaches, such as time-resolved fluorescence resonance energy transfer, may be constrained by conformational changes or inefficient labeling of targets, necessitating more efficient screening approaches. Here, we present a MGDs screening approach based on surface plasmon resonance (SPR) coupled with degradomics and interactomics (SPR-DI). This approach leverages the high-throughput and label-free SPR for screening E3 ligands, followed by an unbiased "dual filter" of degradomics and interactomics to identify candidate proteins of interests (POIs). The feasibility of SPR-DI was validated using previously established MGD VH032, which can drive VHL to induce CDO1 degradation. Employing VHL and Keap1 as drivers E3, we then screened a natural product library and successfully identified triptolide and pycropodophyllin as potential MGDs. Subsequent investigations demonstrated that triptolide facilitates VHL-mediated degradation of IMP3, whereas picropodophyllin promotes Keap1-mediated degradation of DDX52 and LDHB. These degradation events were confirmed to depend on the respective E3 and ubiquitin-proteasome system, underscoring the capacity of these compounds to induce ternary complex formation. In conclusion, the establishment of SPR-DI provides a promising tool for the discovery of MGDs and their corresponding POIs, offering instructive insights to advance future MGD screening methodologies.

2025-12-01·IMMUNOLOGIC RESEARCH

HBx/WDR5 enhances IGF-1 transcription in hepatocellular carcinoma cells and promotes recruitment, infiltration, and activity of Treg cells

Article

作者: Shuhua Sun ; Zhe Bai ; Erli Wang ; Hui Li ; Yi Jia

HBV X protein (HBx), the smallest open reading frame in the hepatitis B virus (HBV) genome, can promote hepatocellular carcinoma (HCC) tumorigenesis by activating the expression of multiple oncogenes through inducing epigenetic alterations and interacting with the underlying transcriptional machinery. HBV non-infected HepG2 and Huh7 cells were transfected with HBx expression plasmids. The transcriptional, protein expression, and secretion levels of IGF-1 were detected by RT-qPCR, western blot, and ELISA, respectively. ChIP-qPCR was used to analyze the binding proteins on the IGF-1 gene. A co-culture system of HCC and Treg cells was designed using Transwell chambers. IGF-1 mRNA, protein, and secretion levels were increased in HepG2 and Huh7 cells exogenously expressing HBx. HBx was able to enter the nucleus and interact with the enhancer region of the IGF-1 gene. Levels of WDR5 and H3K4me1, which bind to the enhancer region of the IGF-1 gene, were also increased in HepG2 and Huh7 cells ectopically expressing HBx. Knockdown of WDR5 counteracted the upregulation of IGF-1 mRNA and protein levels by HBx. In the cell co-culture system, HBx/IGF-1 signaling in HCC cells promoted Treg cells expansion, IL-10 secretion, and infiltration, which was blocked by the IGF-1R inhibitor picropodophyllin. HBx/WDR5 promoted IGF-1 transcription in HCC cells through enhancers. HBx could promote Treg cell recruitment, infiltration, and activity by enhancing IGF-1 expression. IGF-1/IGF-1R signaling plays an important role in the communication between HCC cells and Treg cells. Targeting WDR or IGF-1/IGF-1R would be beneficial for the treatment of HCC.

项与 Picropodophyllin 相关的新闻（医药）

2026-07-20

·欣向生物

从偶然发现到理性筛选！ SPR -双组学技术解锁天然产物分子胶新药源

靶向蛋白降解（Targeted protein degradation,TPD）是当前小分子药物研发最火热的赛道之一。相比于传统抑制剂，降解剂能够彻底清除致病蛋白，有效攻克 “不可成药” 靶点、逆转耐药难题，其中分子胶降解剂（molecular glue degraders,MGDs）凭借单分子结构、无hook effect、理化性质更优的优势，被视作下一代TPD药物的核心方向。但行业长期存在一个难以绕开的矛盾：目前获批上市的分子胶仅有沙利度胺及其衍生物，且绝大多数活性分子均为偶然发现，缺乏一套标准化、无标记、可高通量的理性筛选体系。传统荧光筛选手段依赖蛋白荧光标记，极易破坏蛋白天然构象，造成假阴性、假阳性结果；单一蛋白质组学筛选又会产生海量候选靶点，后续验证工作量巨大。如何搭建一套从化合物初筛到底物确证的一体化技术平台，高效挖掘天然产物中全新分子胶化合物，成为制约该领域发展的关键瓶颈。2026年1月福建中医药大学与沈阳药科大学联合团队在《JACS Au》发表重磅研究，开发SPR-DI 整合技术，完美解决上述痛点，并从天然产物库中首次发现两种全新天然来源分子胶降解剂，为分子胶的理性发现提供完整可行方案。背景在进入核心研究内容前，先梳理当前分子胶筛选技术的固有缺陷，也是本研究的创新立足点： 1.传统荧光筛选依赖标记，干扰蛋白天然构象 TR-FRET、FP是主流靶标筛选手段，但必须对 E3 泛素连接酶或底物蛋白进行共价荧光修饰，标记过程会改变蛋白空间结构，大幅降低筛选灵敏度，漏检大量真实活性配体。 2.单一组学筛选假阳性高，底物验证成本极高单独降解组仅能观察蛋白下调，无法区分是胶水诱导泛素化降解、药物转录抑制还是细胞毒性带来的非特异性下降；单独蛋白互作分析仅捕捉蛋白瞬时结合，无法证明底物会被降解，单一维度数据筛选出的候选底物动辄上百个，验证周期漫长。 3.天然产物库缺乏适配筛选工具含α,β-不饱和羰基的天然产物是分子胶优质先导骨架，但缺少无标记、高通量筛选平台，难以批量评估天然小分子与E3连接酶的结合能力，天然产物资源开发效率极低。针对以上问题，研究团队将表面等离子体共振SPR、降解组学（Degradomics）、互作组学（Interactomics）三者耦合，构建 SPR-DI 一体化筛选策略，实现 “初筛 - 双过滤 - 验证” 全流程闭环。结果 1．SPR-DI 四步一体化筛选工作流整套平台分为四大标准化模块，层层过滤，大幅压缩候选分子与底物数量，全程无荧光标记干扰，完整流程如图 1 所示：图1 SPR-DI 四步一体化筛选工作流步骤 1：SPR 无标记高通量初筛，锁定E3结合活性天然小分子将重组E3泛素连接酶（本研究选用 VHL、Keap1 两种主流CRL家族 E3）固定于 SPR 芯片，对393个富含α,β-不饱和羰基的天然产物进行高通量结合筛选。约10%天然产物存在可检测结合信号，进一步测定Kd，筛选出雷公藤甲素（Triptolide, TP）、鬼臼毒素（Picropodophyllin, PPP）等高亲和力先导分子。其中TP与VHL结合Kd=0.15 μM，优于经典VHL分子胶VH032（Kd=0.47 μM）（图2）。图2 E3连接酶配体筛选与结合亲和力测定步骤 2：双组学“双重过滤”，缩小高置信度候选底物将 SPR 初筛得到的活性分子分别开展两组平行蛋白质组实验，取交集作为候选底物，从根源剔除假阳性。降解组学（24 h给药）：检测药物处理后细胞内全局下调蛋白，反映药物诱导的蛋白降解；互作组学（MG132 蛋白酶体抑制剂预处理+6 h给药）：通过Co-IP富集E3连接酶新结合蛋白，捕捉分子胶诱导形成的三元复合物；每组化合物仅筛出≤5个交集候选底物，极大降低后续验证压力，解决单一组学海量候选难题（图3）。图3 降解组学和互作组学结果步骤 3：多层次生化与细胞水平功能验证对交集候选底物开展梯度验证，层层排除非特异性下调：1）梯度给药Western blot、HiBiT荧光降解实验，确认底物降解存在剂量、时间依赖性；2）E3 敲除细胞回补实验：敲除VHL/Keap1后降解完全消失，回补对应E3恢复降解，证明降解严格依赖E3连接酶；3）通路抑制剂验证：蛋白酶体抑制剂MG132、NEDD8激活酶抑制剂MLN4924均可完全阻断降解，证明降解依赖泛素-蛋白酶体系统；4）泛素化检测：药物处理后底物多聚泛素化水平显著升高，直接证明分子胶介导底物泛素修饰（图4）。图4 功能验证步骤 4：三元复合物形成确证与分子模拟机制解析采用 TR-FRET、微量热泳动 MST、Co-IP 多重手段验证小分子促进E3 -底物蛋白相互作用；结合分子对接与100 ns分子动力学模拟，解析三元复合物结合模式，明确小分子介导蛋白互作的关键氨基酸位点（图5）。图5 互作模式 2. 核心研究成果：两种全新天然分子胶降解剂研究以经典VHL胶VH032完成SPR-DI方法学验证后，分别以VHL、Keap1为驱动E3，从天然产物库中挖掘得到两类全新MGDs，完整阐明其作用底物与分子机制。 2.1 雷公藤甲素（TP）-VHL招募型天然分子胶，特异性降解 IMP3。结合特征：TP可逆结合VHL蛋白，Kd=0.15μM，亲和力优于VH032（图2 C）；特异性底物：双组学交集锁定IMP3，排除BRIX1、NIP7等假阳性底物（图3B）；降解活性数据：HiBiT实验显示IMP3降解DC50=1.87 μM，最大降解效率Dmax=91%，全程无PROTAC典型的 “hook effect”（图4 B、C）；独特机制区分：雷公藤甲素已知经典作用为抑制RNA聚合酶II转录，但实验证实低浓度（50 nM）短时间处理仅诱导IMP3降解，无全局转录抑制（图4D）；下游生物学效应：IMP3为U3 snoRNP核心组分，负责核糖体前体RNA加工；TP 介导IMP3降解会阻断47S pre-rRNA 剪切，抑制核糖体生物合成，为雷公藤甲素抗肿瘤机制提供全新解释维度（图5）。 2.2鬼臼毒素（PPP）-Keap1 招募型天然分子胶，同步降解 DDX52、LDHB 结合特征：PPP 特异性结合Keap1，Kd=0.77 μM（图2D）；特异性底物：DDX52、LDHB为Keap1-PPP复合物专属降解底物，HMGB1下调为Keap1非依赖效应（图3B）；降解活性数据：DDX52 DC50=0.27 μM、Dmax=85%；LDHB DC50=0.23 μM、Dmax=87%，降解活性优于TP（图4G、H）；机制区分：PPP 传统靶点为IGF-1R激酶，但研究证实其分子胶效应与激酶抑制相互独立；Keap1敲除后DDX52/LDHB降解完全消失，且降解通路依赖CRL3-Keap1泛素系统（图4I）；结构特征：分子模拟显示PPP同时与Keap1、底物形成多重氢键、π-π 相互作用，稳定三元复合物；MST 证实PPP可直接结合DDX52、LDHB（图5）。讨论本研究搭建SPR-DI完整一体化筛选平台，补齐分子胶理性发现的技术短板，解决传统筛选标记干扰、假阳性高、天然产物适配性差三大痛点；同时首次从天然产物中鉴定雷公藤甲素、鬼臼毒素两类全新分子胶，分别靶向 VHL、Keap1，拓展天然产物在TPD领域的应用边界，为雷公藤、鬼臼类中药活性成分的药理机制提供全新解读。天然产物结构多样、骨架独特，是小分子药物先导物的宝库。该平台打通天然产物→分子胶水的筛选链路，为中药活性成分挖掘、创新降解药物先导化合物开发提供可复制范式。未来将该体系拓展至 CRBN、IAP 等更多 E3 连接酶，有望批量攻克大量 “不可成药” 致病蛋白，推动靶向降解药物管线快速扩容。文中涉及到的SPR筛选及蛋白组欣向生物均可为您提供相应服务。原文信息： Yueying, Yang,Rui, Zhu,Jing, Liang et al. An Integrated Approach Combining Surface Plasmon Resonance Screening with Proteomics Enables Discovery of Natural Molecular Glue Degraders.[J] .JACS Au, 2026, 6: 483-496. 欣向生物—为药物研究而生欣向生物针对于药物研究，建立了一套完整的技术服务体系： 1）动物造模药物处理（药效实验）； 2）细胞实验（药效实验）； 3）化合物标签标记（多种标签）； 4）靶点筛选： Pull down / ABPP / DARTS+质谱； 5）药物机制研究：蛋白质组学 / 磷酸化蛋白组学 / 外泌体与化合物结合； 6）靶点验证：SPR /分子对接。

蛋白降解靶向嵌合体

2026-04-08

·这是一个宝藏公众号

JACS | 鬼臼毒素生物合成的酶学突破：脱氧鬼臼毒素合酶的催化机制与化学酶法应用

本文通讯作者为台湾高雄医学大学（Kaohsiung Medical University）药物与应用化学系的Wei-Yu Lin教授以及美国北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）化学系的Wei-chen Chang教授。该研究于2026年发表于《美国化学会志》。一、研究背景：从鬼臼毒素到抗癌药物的生物合成之路天然产物木脂素（lignans）家族中的明星分子(−)-podophyllotoxin（鬼臼毒素）自1880年从美洲盾叶鬼臼（Podophyllum peltatum）中分离以来，一直以其卓越的抗病毒、抗炎、抗疟疾和抗肿瘤活性吸引着药物化学家的目光。更重要的是，(−)-podophyllotoxin通过抑制微管聚合诱导细胞死亡，成为抗癌药物研发的关键先导化合物。其半合成衍生物etoposide（依托泊苷，3）和teniposide（替尼泊苷，4）已被列入世界卫生组织基本药物清单，广泛应用于小细胞肺癌、急性白血病和睾丸癌等恶性肿瘤的临床治疗。 (−)-Podophyllotoxin的生物合成途径涉及四个手性中心的精确构建以及一个由A、B、C、D四环和悬挂的E苯环组成的四环骨架。在从L-酪氨酸到(−)-yatein（RR-5）的多步转化之后，关键环化步骤由非血红素铁和α-酮戊二酸依赖型氧化酶（Fe/α-KG oxidase）——脱氧鬼臼毒素合酶（Deoxypodophyllotoxin Synthase, DPS）催化，将(−)-yatein转化为deoxypodophyllotoxin（RRR-10）。DPS属于一个反应谱极为广泛的酶家族，其催化循环依赖于一个高活性的铁(IV)-氧代（ferryl）中间体，该中间体首先从底物中攫取一个氢原子，生成底物自由基和铁(III)-羟基复合物。通常情况下，“羟基回弹”（hydroxyl rebound）会导致羟基化产物，但DPS却巧妙地利用这一机制实现了C-C键的形成——即C7'自由基进攻B环C6位，完成四氢呋喃环（C环）的构建。然而，此前多项研究（包括Li等人于2019年发表在Angew. Chem. Int. Ed.的工作以及Lazzarotto等人同年发表的研究）均报告称，DPS无法催化(+)-hydroxy-yatein（RRR-1）直接转化为(−)-podophyllotoxin（RRRR-2）。这一结论严重限制了DPS作为生物催化剂在鬼臼毒素及其衍生物（特别是etoposide前体）化学酶法合成中的应用。为何多了一个C10'羟基的底物就不能被DPS识别？是底物抑制、结合模式改变，还是之前的实验条件未能揭示其真实活性？这些悬而未决的问题构成了本研究的核心科学挑战。二、核心科学问题：立体化学、反应机理与底物耐受性的三重谜题本文旨在系统解决以下三个关键科学问题：第一，(+)-hydroxy-yatein（RRR-1）究竟是不是DPS的底物？如果答案是肯定的，那么此前负面结果的实验条件（如底物浓度过高、细胞裂解液中的干扰因素）存在何种偏差？第二，DPS催化C7'-C6环化的立体化学路径是什么？是自由基加成、碳正离子Friedel-Crafts烷基化，还是协同过程？氢原子攫取具有怎样的立体选择性（pro-R还是pro-S）？第三，底物D环的立体构型如何调控环化与羟基化之间的竞争？为何天然底物(−)-yatein（RR-5）和(+)-hydroxy-yatein（RRR-1）主要发生环化，而它们的对映体却只发生羟基化？通过解答这些问题，研究者希望最终建立一个高效的化学酶法合成平台，实现(−)-podophyllotoxin及其类似物的大规模制备。三、研究结果：从底物重新发现到克级合成的完整证据链3.1 突破性发现：DPS确实催化(+)-hydroxy-yatein环化生成(−)-podophyllotoxin 研究者首先以对映选择性方式合成了(+)-hydroxy-yatein（RRR-1），采用L-脯氨酸介导的不对称羟醛缩合、化学选择性还原、酸催化环化等一系列步骤，最终以95.5%的对映体过量（er）获得目标分子。当在优化条件下（200 μM DPS, 1 mM RRR-1, 220 μM Fe(NH₄)₂(SO₄)₂, 5 mM α-KG, 2 mM 抗坏血酸钠, 50 mM Tris-HCl pH 7.5, 室温, 有氧条件）孵育4小时后，HPLC分析显示RRR-1几乎完全消耗，并出现两个新产物峰。主要产物（占总峰面积94%）的LC-MS谱图显示分子式为C₂₂H₂₂O₈（[M+H]⁺计算值415.1393，实测415.1410），表明RRR-1发生了脱氢反应。通过大规模反应结合制备型TLC分离和NMR表征，该主要产物被确认为(−)-podophyllotoxin（RRRR-2）。这一结果直接推翻了此前文献中“DPS不能利用RRR-1”的结论。值得注意的是，在pH 9.0条件下孵育时，RRRR-2会缓慢异构化为其C8'差向异构体picropodophyllin（RSRR-2），同时还检测到一个分子量增加14 Da的次要产物，经NMR鉴定为苯甲酸酯衍生物RR-19，该化合物来自C7'酮中间体的分子内retro-Claisen缩合。令人惊讶的是，当使用对映体底物(−)-hydroxy-yatein（SSS-1）时，DPS几乎不产生环化产物，而是主要生成C7'羟基化产物SSS-18。这揭示了一个关键现象：D环的立体构型（8'R,9'R,10'R vs. 8'S,9'S,10'S）对反应结果具有决定性影响——天然构型有利于环化，而对映体构型则导向羟基化。3.2 底物抑制的动力学证据：解释此前阴性结果的关键为何之前的报道未能观察到环化活性？一个重要的线索来自底物浓度。此前研究使用的RRR-1浓度比本工作高出约10倍。研究者假设：DPS遵循有序顺序机制，即α-KG先于底物结合，产物先于琥珀酸解离。如果底物在琥珀酸尚未释放时结合到酶-琥珀酸复合物上，就会形成无效的“死端复合物”，从而导致底物抑制。晶体结构（PDB 7E38）中观察到琥珀酸与催化铁离子配位，且被底物“锁”在活性中心，这为上述假设提供了结构支持。动力学实验证实了这一猜想。测量不同浓度RRR-1下的初始反应速率，发现在0.2 mM以上时，转化率显著下降。采用方程 v(s) = k_cat·e₀·s / (K_M + s + s²·K_S) 拟合，得到参数：k_cat = 0.13 ± 0.05 min⁻¹, K_M = 0.25 ± 0.13 mM, K_S = 5.7 ± 2.6 mM⁻¹，其中K_S显著非零（p=0.06），证实了底物抑制的存在。相比之下，天然底物(±)-yatein（5）在高达2 mM时仍表现出米氏动力学（k_cat = 0.37 min⁻¹, K_M = 0.35 mM），未出现明显抑制，但更高浓度下因底物沉淀而无法测定。C10'羟基的存在显著增强了底物抑制效应，这解释了为何前人使用高浓度RRR-1时未能检测到活性——酶实际上被底物“毒化”了。3.3 立体化学的精确解密：氢原子攫取的pro-S选择性与antarafacial C-C键形成为了确定DPS攫取C7'上哪一个氢原子，研究者合成了m-二甲氧基类似物RRR-20（该类似物同样能被DPS环化，生成RRRR-21，且羟基化副产物比例增加，有利于中间体捕获）。更重要的是，他们制备了C7'位立体选择性氘代的RRR-20DR（pro-R位氘代）和RRR-20DS（pro-S位氘代）同位素标记物。 LC-MS分析显示了一个清晰而一致的模式：当使用RRR-20DR（pro-R氘代）时，环化产物RRRR-21和羟基化产物RSRR-22（C7'R构型）均保留了氘原子（分子量比未氘代对照增加1 Da）；而当使用RRR-20DS（pro-S氘代）时，这两个产物均失去了氘原子（分子量与未氘代对照相同）。这一结果无可辩驳地证明：DPS催化攫取的是C7'的pro-S氢原子。更令人兴奋的是立体化学结论。由于攫取pro-S氢原子后形成的C7'自由基（或碳正离子）需要与C6形成新键，而最终产物中C7'的构型为R（即新键形成在原来pro-S氢原子被移除的那一面），这意味着C-H键断裂与C-C键形成发生在底物平面的异面（antarafacial），而不是同面（suprafacial）。这一发现推翻了此前基于模型研究提出的“同面取代”假设。研究者提出，反应可能经过电子转移形成C7'碳正离子（7），然后水分子或B环芳香环从反面进攻，从而发生异面取代。如果反应是纯粹的自由基环化（6→8→9），则通常预期同面或非立体特异性过程，难以解释观察到的严格antarafacial选择性。 3.4 D环立体构型如何决定反应命运：羟基化与环化的博弈对于对映体底物SSS-20（即SSS-1的m-二甲氧基类似物），DPS催化不产生任何环化产物，而是生成C7'羟基化产物SRSS-22（主要）和RRSS-22（次要），比例约为9:1（与RRR-20反应中3:1的RSRR-22:SSRR-22比例形成鲜明对比）。这种羟基化主导的模式提示，当D环构型反转时，C7'中间体更倾向于发生羟基回弹而非环化。进一步的实验揭示了更深层次的机制。研究者将四种可能的C7'羟基化差向异构体（RSRR-22, SSRR-22, SRSS-22, RRSS-22）分别与DPS孵育，发现只有RRSS-22能够被DPS高效脱氢生成C7'酮RSS-24，而其他三种差向异构体几乎没有反应。为什么？关键在于：C7'R构型的羟基化产物（如RSRR-22和RRSS-22）中，剩余的那个C7'氢原子恰好处于被DPS攫取的理想空间取向（即对应原始底物中pro-S氢的位置）。但RSRR-22（来自RRR-20）的D环为天然构型，可能由于活性口袋的约束而阻碍了第二次氧化；而RRSS-22（来自SSS-20）的D环为非天然构型，反而使得C7'R羟基被“锁定”在有利于第二次氢攫取的构象中，从而迅速转化为酮并发生retro-Claisen重排生成SS-23。这解释了为何在SSS-1反应中主要积累的是retro-Claisen产物SS-19而非简单的羟基化产物。综合上述观察，研究者提出了一个统一的机理模型（图7）：DPS首先立体选择性地攫取C7'的pro-S氢原子，生成自由基25。随后，若底物为天然RRR构型，电子转移生成碳正离子26，并发生antarafacial的Friedel-Crafts烷基化，形成C6-C7'键，完成环化；若底物为对映体SSS构型，则碳正离子中间体因空间位阻无法有效进攻B环，转而由水分子从反面进攻，生成C7'R构型的羟基化产物。后者若为RRSS-22（即C7'R且D环非天然构型），则容易被DPS再次氧化生成酮并重排；若为SRSS-22（C7'S），则相对稳定，作为最终产物积累。3.5 晶体学结构揭示活性口袋的关键残基：F255A突变部分恢复环化活性为了获得更直观的结构证据，研究者解析了DPS与钒(IV)氧化物（ferryl模拟物）、琥珀酸和(−)-hydroxy-yatein（SSS-1）的三元复合物晶体结构，分辨率为2.0 Å（PDB 9ZO1）。结构显示，底物SSS-1的D环被一个由Y82、F255、F257、L286、F290以及K187烷基链组成的疏水口袋所包围。其中，L163和H165位于C10'羟基3.5 Å范围内，而Y82的主链羰基与C10'羟基形成3.1 Å的氢键。K187的酰胺氮与D环羰基相距2.9 Å，暗示其可能通过氢键稳定底物取向。基于此结构，研究者构建了多个点突变体。F255A突变体表现出最显著的表型变化：在SSS-1反应中，F255A不仅催化羟基化，还产生了可检测量的环化产物RSSS-2（即(−)-podophyllotoxin的非天然对映体？注意：SSS-1环化会生成RSSS-2，其C环构型与天然产物相反），羟基化、环化和酮产物的比例约为4:2:1。这一结果令人振奋——通过单个苯丙氨酸突变为丙氨酸，部分缓解了非天然D环与疏水口袋之间的空间冲突，使得原本被“锁死”在羟基化路径上的底物重新获得了环化的能力。这证明了活性口袋的几何约束是决定环化vs.羟基化竞争的关键因素，也为未来通过蛋白质工程改造DPS以拓宽底物范围、提高环化效率提供了明确的指导。3.6 实用化突破：冻干全细胞催化实现克级(−)-podophyllotoxin合成从基础机理到实际应用，研究者建立了一个极其简便且高效的化学酶法合成流程。他们将过表达His₆-tagged DPS的E. coli BL21(DE3)细胞冻干并粉碎成细粉，该冻干粉在4°C下稳定保存超过4个月。初始筛选条件：1 mM RRR-1, 40 g/L DPS细胞粉, 1 mM Fe(NH₄)₂(SO₄)₂, 5 mM α-KG, 2 mM 抗坏血酸钠, 50 mM Tris-HCl pH 7.5, 室温有氧孵育5小时，得到63%的RRRR-2产率。有趣的是，将细胞粉负载量降低到10 g/L反而实现了100%底物转化（基于LC-UV积分），这可能是因为过高细胞浓度增加了溶液粘度，限制了氧气扩散。在最佳条件下，研究者进行了0.5克规模的放大反应：0.5 g RRR-1, 10 g/L DPS细胞粉（共使用12 g细胞粉），1 mM Fe(II), 5 mM α-KG, 2 mM 抗坏血酸钠，50 mM Tris pH 7.5，室温摇床过夜。最终分离得到0.41 g纯的(−)-podophyllotoxin（RRRR-2），分离产率高达82%，且为唯一产物，未检测到副产物picropodophyllin或retro-Claisen重排产物。这一结果标志着DPS真正成为一个实用的生物催化剂。3.7 底物范围扩展：通往etoposide前体的化学酶法路线研究者进一步探索了该全细胞催化体系对底物E环修饰的耐受性。化合物RRR-20（m-二甲氧基类似物）、32和34均能以中等产率转化为相应的环化鬼臼毒素衍生物。尤为重要的是，化合物40被特意设计为E环对位烯丙基保护的衍生物——烯丙基可在温和条件下正交脱保护，暴露出3,5-二甲氧基-4-羟基苯基模式，这正是合成etoposide和teniposide所必需的关键结构单元。化合物40成功被DPS催化环化，为etoposide的化学酶法全合成铺平了道路。相比之下，化合物36和38（可能具有更庞大的取代基或不同的电子效应）未检测到环化产物，显示出DPS对E环修饰有一定的选择性限制。四、总结与展望本研究通过系统的有机合成、酶学动力学、立体化学同位素标记、蛋白质晶体学以及全细胞催化工程，彻底澄清了脱氧鬼臼毒素合酶（DPS）的催化机制与底物谱。核心发现包括：（1）DPS确实能够催化(+)-hydroxy-yatein（RRR-1）环化生成(−)-podophyllotoxin（RRRR-2），此前阴性结果源于高底物浓度引起的抑制效应；（2）氢原子攫取具有严格的pro-S立体选择性，C-C键形成采用antarafacial途径，支持碳正离子介导的Friedel-Crafts烷基化机理；（3）D环的天然构型（8'R,9'R,10'R）通过与活性口袋残基（特别是F255）的协同疏水作用，使C7'中间体处于环化有利构象；而非天然构型则导向羟基化；（4）基于结构指导的F255A突变可部分恢复对映体底物的环化活性；（5）建立了一个操作简便、可放大的冻干全细胞催化体系，实现了克级(−)-podophyllotoxin的82%分离产率，并成功应用于etoposide前体的合成。这一工作不仅为理解非血红素铁/α-KG依赖型氧化酶的C-C键形成机制提供了新的范式（尤其是antarafacial取代与立体选择性氢攫取的偶联），更展示了一条从简单前体到复杂木脂素药物的实用化学酶法路线。鉴于(−)-podophyllotoxin及其衍生物在临床肿瘤治疗中的不可替代地位，DPS及其工程化变体有望成为绿色制药工艺中的重要 biocatalyst。未来的方向包括：通过定向进化进一步拓宽E环底物范围、消除底物抑制、提高环化与羟基化的选择性比，以及实现一锅多酶级联反应从简单氨基酸直接合成鬼臼毒素。原文链接： https://doi.org/10.1021/jacs.6c03159

2026-03-31

·Chem.BM

TPD技术——MGs与PROTACs技术 | 研究概述

点击蓝字关注我们今天分享的是靶向蛋白降解(TPD)技术并重点介绍MGs与PROTACs技术靶向蛋白降解(TPD)技术 Targeted Protein Degradation Technology TPD技术简介 Targeted Protein Degradation(靶向蛋白降解)技术：是一种新兴的药物研发技术，也是“2021年度化学领域十大新兴技术”，被确立为继单株抗体、抗体复合药物之后的第三大革命性药物模态。该技术通过调动细胞内固有的两大蛋白降解机制，即泛素-蛋白酶体系统(UPS)和溶酶体途径下调致病靶蛋白，进而实现疾病的治疗。1999年，Proteinix通过专利申请正式引入了靶向蛋白降解的概念，开启了TPD技术的发展之路。从蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)到分子胶(MGDs)，TPD技术不断突破传统“占位驱动”的药理模式，迎来了“事件驱动”的新纪元，打破了许多胞内靶点的“不可成药”限制，是一种革命性的治疗策略，也是目前小分子药物领域最具发展前景的方向之一，有望为众多疾病的治疗带来新的曙光。图 1 TPD技术发展时间线 (图片引自doi:10.1038/s41392-024-02004-x) 占位驱动(Occupancy-Driven)的药理模式：药物分子通过与靶蛋白的活性位点或变构位点紧密结合，持续占据该位点，阻断靶蛋白的正常功能，从而发挥治疗作用。可以将占位驱动的机制理解为对致病蛋白的直接作用，该模式特点主要有①需以高亲和力持续占据蛋白的活性位点。②需足够高的药物剂量使靶点饱和，容易产生毒副作用和耐药性问题。③需半衰期足够长能持续抑制。事件驱动(Even-Driven)的药理模式：药物分子不直接抑制靶蛋白功能，而是通过触发特定生物事件(如促进靶蛋白与E3泛素连接酶结合，诱导靶蛋白泛素化并被蛋白酶体降解)实现靶蛋白的清除或功能调控。可以将事件驱动的机制理解为对致病蛋白的间接作用，该模式特点主要有①无需与靶蛋白长时间高强度结合，具有催化作用，少量药物即可实现高效降解。②可靶向缺乏明确活性位点的转录因子、骨架蛋白等，克服“不可成药”的问题。③能够克服部分耐药性问题。 TPD技术的类型目前已经有数十种类型的细分TPD技术，根据降解途径的不同可以大致分为基于泛素-蛋白酶体系统的靶向蛋白降解技术和基于溶酶体途径的靶向蛋白降解技术两大类，后者又可分为基于内体-溶酶体途径的靶向蛋白降解技术和基于自噬-溶酶体途径的靶向蛋白降解技术。其中基于泛素-蛋白酶体途径是降解细胞内受损或错误折叠蛋白质的主要途径，细胞内80%以上的蛋白通过此途径进行降解。此外，也可以根据作用模式和靶向物质相对于细胞的位置将TPD技术分为细胞内靶向蛋白降解(intracellular TPD,iTPD)技术和细胞外靶向蛋白降解(extracellular TPD,eTPD)技术。 (1)基于泛素-蛋白酶体系统(UPS)的靶向蛋白降解技术：主要有PROTAC(蛋白水解靶向嵌合体)、MG(分子胶)和CHAMP(分子伴侣介导的蛋白降解剂)等。基于UPS的TPD技术一般属于iTPD技术。 (2)基于内体-溶酶体途径(ELP)的靶向蛋白降解技术：主要有LYTAC(溶酶体靶向嵌合体)、AbTAC(抗体介导的靶蛋白降解技术)、GlueTAC(GlueBody靶向嵌合体)、合成肽编程溶酶体靶向嵌合体(SPYTACs,由中国科学院动物研究所李伟/胡宝洋/周琪团队共同开发的一种新型eTPD技术，相关成果于2026年3月4日发表在《Cell》期刊上)等。这类TPD技术一般属于eTPD技术。 (3)基于自噬-溶酶体途径(ALP)的靶向蛋白降解技术：主要有ATTEC(自噬体绑定化合物)、AUTAC(自噬靶向嵌合体)、AUTOTAC(自噬靶向嵌合体)、AUTAB(自噬诱导抗体)等技术。这类靶向蛋白降解技术一般属于iTPD或技术。除此之外，还有如超分子靶向嵌合体(SupTAC)技术、NIR-Activated PROTAC技术、LIN28A-miRNA-PROTAC技术、改进型LYTACs-BNLTAC、PT-LYTAC、LIVTAC、CPPTACs、SelecTAC、蛋白酶靶向抗体(PROTABs)、细胞因子受体靶向嵌合体(KineTACs)等许多新型TPD技术。生物体内的蛋白质降解途径 The protein degradation pathway within an organism 泛素-蛋白酶体系统/途径(UPS) 2004年诺贝尔化学奖授予Aaron Ciechanover(亚伦·切哈诺沃)、Avram Hershko(阿夫拉姆·赫什科)和Irwin Rose(欧文·罗斯)，以表彰他们发现了泛素(ubiquitin)调节的蛋白质降解机理。图 2 2004年诺贝尔化学奖获得者泛素-蛋白酶体系统(UPS)：由泛素(ubiquitin,Ub)、泛素活化酶(ubiquitin-activating enzyme,E1)、泛素结合酶(ubiquitin-conjugating enzyme,E2)、泛素连接酶(ubiquitin ligase,E3)、26S蛋白酶体和去泛素化酶(DUBs)组成。UPS参与调控多种关键生命活动，如细胞增殖、分化、凋亡、DNA修复等，是真核细胞内负责蛋白质选择性降解的核心机制，但UPS仅能降解具有胞质结构域的单体蛋白，无法降解胞外蛋白(符合前面提到的iTPD技术)、蛋白聚集体及非蛋白物质。UPS途径的异常与多种疾病的发生发展密切相关，包括神经退行性疾病、癌症、心血管疾病和呼吸系统疾病等，是药物研发的重要靶点。 (1)泛素：存在于所有已知的真核生物体中，为含有76个氨基酸残基的小分子多肽，其分子量大约8.5kDa，具有7个赖氨酸(Lys)残基(K6、K11、K27、K29、K33、K48、K63)和一个甲硫氨酸(Met)残基(M1)。泛素可以与蛋白质的赖氨酸共价结合，蛋白质一旦接有泛素则称泛素化(uhiquitylation)。在UPS系统作用过程中，泛素首先在ATP的参与下，与ATP水解供能生成的AMP结合生成泛素-AMP中间体，该中间体再脱去AMP，剩下的泛素与泛素活化酶E1结合。图 3 泛素分子的结构及组成 (2)泛素活化酶(E1)：通过半胱氨酸(Cys)残基与泛素C端活化的甘氨酸残基形成硫酯键，组合生成E1-泛素中间体，激活泛素，然后再将中间体上被激活的泛素转移给数个泛素结合酶E2。 (3)泛素结合酶(E2)：以泛素结合酶方式起作用，活性部位为半胱氨酸，E1将活化后的泛素转移到E2半胱氨酸的巯基上。E2再将激活的泛素转移到目标蛋白即靶蛋白上。 (4)泛素连接酶(E3)：为泛素-蛋白酶体系统选择性降解机制的关键因素，识别被降解的蛋白并将泛素连接到底物/目标蛋白上(泛素化链标记)。总之，泛素连接酶E3决定了泛素转移到靶蛋白的特异性。 (5)26S蛋白酶体：大小2000kDa，由2个19S调节亚基和1个20S催化亚基组成的桶状结构，19S位于桶状结构的两端，识别多聚泛素化蛋白并使其去折叠，其上还具有一种去泛素化的同工肽酶(催化同一化学反应但分子结构不同的酶类)，使底物去泛素化。20S则为催化亚单位，位于两个19S亚单位的中间，其活性部位处于桶状结构的内表面，可避免细胞环境的影响。 (6)去泛素化酶(DUBs)：特异性解离泛素-靶蛋白链，将泛素从靶蛋白上释放出来，这一过程称为去泛素化。去泛素化与泛素化形成负向调节，赋予UPS过程高度可逆性，使得泛素修饰的调节具有平衡性，赋予泛素“循环催化靶蛋白降解”的特征。 UPS作用过程(泛素化/去泛素化过程)：目标蛋白/靶蛋白在三磷酸腺苷(ATP)的参与下被三种酶(E1/E2/E3)依序催化，形成蛋白质与一条泛素聚合链相结合的复合结构(泛素化)，随后进入蛋白酶体，蛋白酶体识别被泛素标记的目标蛋白质并将其降解为肽段，同时泛素从目标蛋白上释放出来，再循环泛素化与去泛素化的过程。目前主要有9种方式的泛素化，包括M1、K6、K11、K27、K29、K33、K48、K63、G76，不同方式的泛素化调控不同的功能，与蛋白酶体降解相关的泛素化为K48。图 4 泛素介导的蛋白质降解过程（私信回复【Ai制图】可获取制图教程/矢量图）图 5 泛素-蛋白酶体系统作用的详细过程溶酶体途径(LP) Christian René de Duve(克里斯汀·德·迪夫)因在细胞结构和功能组织方面的发现，特别是发现了溶酶体和过氧化物酶体，与阿尔伯特·克劳德和乔治·帕拉德共同获得1974年诺贝尔生理学或医学奖。图 6 1974年诺贝尔生理学或医学奖获得者溶酶体(Lysosome)：是一种单层膜围绕的囊泡状细胞器，内含多种酸性水解酶(如蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸酶和硫酸酶等)，其主要功能是行使细胞内的消化作用。同时，溶酶体是一种高度异质性的细胞器，不同溶酶体的形态大小、所含水解酶(Hydrolases)的种类和数量存在较为显著的差异。图 7 溶酶体的结构及组成不同溶酶体的共同特性：虽然溶酶体是一种高度异质性的细胞器，但也具有许多共同特点：①所有的溶酶体都是由一层单位膜包裹而成的囊球状结构小体。②所有溶酶体均含有丰富的酸性水解酶，其中酸性磷酸酶(ACP)是溶酶体的标志酶。③溶酶体膜腔面中富含两种高度糖基化的跨膜整合蛋白lgpA和lgpB。④溶酶体膜上嵌有质子泵，可依赖水解ATP释放出的能量将H⁺逆浓度梯度地泵入溶酶体中，形成和维持内部酸性环境。溶酶体的类型：根据生理功能状态可分为初级溶酶体、次级溶酶体和三级溶酶体，根据形成过程可分为内体性溶酶体和吞噬性溶酶体。 (1)初级溶酶体(primary lysosome)：形态上一般为不含明显颗粒物质的透明圆球状，尚未与消化底物结合，水解酶处于非活性状态，因此也可以称之为无活性溶酶体(inactive lysosome)。 (2)次级溶酶体(secondary lysosome)：体积较大，形状多不规则，囊腔中含有正在被消化分解的物质颗粒或残损的膜碎片，与底物发生结合，处于功能作用状态，因此又被称作消化泡(digestive vacuole)。根据次级溶酶体中所含作用底物(胞外颗粒/大分子物质/胞内异常折叠蛋白等)的性质和来源不同又可分为自噬性溶酶体、异噬性溶酶体和吞噬溶酶体三类。 (3)三级溶酶体(tertiary lysosome)：是指次级溶酶体在完成对绝大部分作用底物的消化、分解作用之后，尚会有一些不能被消化、分解的物质残留于其中，酶活性逐渐降低直至消失，进入溶酶体生理功能作用的终末状态，因此也被称作残余体(residual body)。 (4)内体性溶酶体(endolysosome)：相当于初级溶酶体，被认为是由高尔基复合体(GC)芽生的运输小泡并入经由细胞胞吞(饮)作用形成的内体晚期阶段即晚期内体(late endosome)所形成。 (5)吞噬性溶酶体(phagolysosome)：相当于次生溶酶体，由内体性溶酶体和自噬体或异噬体相互融合而成。内体-溶酶体途径(ELP)：主要负责通过网格蛋白介导的内吞(clathrin-mediated endocytosis,CME)作用摄入的细胞外物质(如配体−受体复合物、病原体)的降解以及膜蛋白的循环与降解。该途径首先通过受体介导，招募衔接蛋白和网格蛋白形成包被小凹，继而在细胞膜表面凹陷。在含有GTP酶的动力蛋白作用下，网格蛋白包被的囊泡最终脱离细胞膜，并与早期内体融合。进入内体后的蛋白与受体复合物有两种主要的去向：①蛋白与受体的复合物在酸性环境下发生解离，游离的受体随后被循环回到细胞膜表面。②蛋白与受体的复合物不发生解离，而被继续运送至晚期内体，并最终与溶酶体融合。自噬-溶酶体途径(ALP)：主要负责清除细胞内受损或冗余成分(如线粒体、蛋白聚集体、脂滴、受损细胞器等), 可以在应激(如饥饿、氧化压力)时提供能量和原料。自噬是细胞清除自身受损或无用蛋白质、细胞器，维持细胞稳态和正常生命活动的重要过程。根据物质运输到溶酶体的途径不同，自噬主要分为3种类型：①大自噬，内质网膜将目标蛋白包裹形成自噬小体，随后自噬小体与溶酶体融合而实现降解。②微自噬，溶酶体膜将目标蛋白直接包裹入溶酶体，进而将其降解。③分子伴侣介导的自噬，目标蛋白首先与分子伴侣结合，继而被转运至溶酶体进行降解。图 8 自噬过程 (图片引自doi:10.1038/s41421-020-0141-7) 内质网相关降解(ERAD)途径这里补充介绍一种基于内质网相关降解(ERAD)的全新靶向蛋白降解技术：ERAD-engaging chimera(ERADEC)技术，该技术由复旦大学附属华山医院神经内科鲁伯埙教授领衔开发，相关成果于2026年3月19日发表在《Cell》期刊上。ERADEC技术的核心作用机制是利用同时结合靶蛋白(膜蛋白与分泌蛋白等)与内质网膜上E3泛素化连接酶(ER-E3)的双功能小分子促进靶蛋白与ER-E3的结合，进而诱导在内质网折叠完成的跨膜蛋白或分泌蛋白通过ERAD途径进行降解。内质网相关降解(ER-associated Degradation)通路此前被认为主要承担清理错误蛋白的任务，并未被用于致病蛋白的降解。因此ERADEC技术基于此创新性地提出并解决了如何将目标致病蛋白引入ER-E3进行降解这一关键问题。具体思路是利用小分子化合物desonide作为结合SYVN1的接头化合物，通过拼接结合其它靶蛋白配体实现ERADEC的分子设计。ERADEC结构类似于一座分子桥梁，一端结合SYVN1，另一端识别目标蛋白，中间通过化学连接子相连，当ERADEC同时结合这两个分子时会形成稳定的三元复合物，进而触发目标蛋白的泛素化和降解。图 9 Graphical Abstract (图片引自DOI:10.1016/j.cell.2026.01.018) MGs和PROTACs简介 Introduction to MGs and PROTACs MGs与PROTACs都是基于体内蛋白质降解主要途径泛素-蛋白酶体系统(UPS)的重要的蛋白质降解剂，同时也是目前所有TPD技术中研究广泛程度和热度高、公司和管线数量多、临床试验进度快的相对成熟的两种技术。分子胶(MGs) 视频：“一分钟了解分子胶技术” (来源于B站“药明康德官方”) 分子胶(Molecular Glues,MGs)：顾名思义它就像一种粘合剂，通过特异性指引两种或多种大分子结合在一起，进而产生特定的生物学效应(化学诱导临近效应)。广义上来说，那些能够将两个蛋白质相互黏附在一起的小分子(通常是单一的小分子)都可以被称之为分子胶。分子胶可以看作是一种特定类型的靶向蛋白降解剂(TPD)，即一类能够促使特定蛋白质在细胞内(泛素-蛋白酶体途径)被降解的药物或化合物，其主要功能是通过促使蛋白质之间(“蛋白-蛋白相互作用PPI”)的结合，改变它们的构象或功能，从而介导靶蛋白泛素化和随后的蛋白酶体降解。除此之外也可以通过抑制或激活相关信号通路发挥作用。图 10 MGs诱导蛋白降解的机制(具备“循环催化”特征) 分子胶的发现大多是偶然的，目前还没有合理或系统的方法来发现分子胶，较难实现理性设计。免疫介导炎症性疾病(Immune-mediated inflammatory diseases,IMiD)类药物如沙利度胺(Thalidomide)等是最早的分子胶，而新一代分子胶主要包括Avadomide(CC-122)、Iberdomide(CC-220)、Mezigdomide‌(CC-92480)、Golcadomide‌(CC-99282)等，均属于Cereblon E3连接酶调节剂‌(CELMoDs)。蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs) 视频：“一分钟了解靶向蛋白降解剂” (来源于B站“药明康德官方”) 蛋白水解靶向嵌合体(PROteolysis TArgeting Chimeras,PROTACs)：是一种杂合双功能小分子化合物，其结构中含有两种不同配体，一个是泛素连接酶E3配体，另一个是与细胞中目标靶蛋白结合的配体，两个配体之间通过linker(接头分子)相连，形成“三体”聚合物——靶蛋白配体-Linker-E3配体。PROTACs通过将目标靶蛋白和细胞内的E3泛素连接酶的距离拉近，诱导靶蛋白的泛素化，特异性降解目标蛋白/靶蛋白。图 11 PROTACs的结构示例 (私信发送关键词【Ai制图】可获取制图教程/矢量图) 可通过PROTAC降解的靶标蛋白：核受体(AR/ER)、蛋白激酶(CDK4/CDK9/ALK)、蛋白转录调控蛋白(BRD4)、调节蛋白(AHR)、神经性疾病相关蛋白(tau)、细胞代谢酶(MetAP2)、融合蛋白(Halo Tag)等。图 12 PROTACs诱导蛋白降解的机制(具备“循环催化”特征) 成功用于PROTACs构建的E3连接酶及其配体(药物)：主要包括Cereblon(CRBN)、抑癌基因von Hippel-Lindau(VHL)、细胞凋亡抑制蛋白cellular inhibitor of apoptosis protein-1(cIAP1)、小鼠双分钟2同系物mouse double minute 2 homologue(MDM2)等。 (1)Cereblon(CRBN)及其配体：CRBN是CRL4CRBN E3泛素连接酶复合物的底物受体，其配体主要有沙利度胺(Thalidomide)、来那度胺(Lenalidomide)、泊马度胺等，这些配体在PROTAC分子中均位于E3连接酶CRBN及靶蛋白之间，因此也可以视为分子胶。沙利度胺这类分子胶最初因致畸作用等严重问题而被政府禁用，把沙利度胺作为配体重新应用到PROTACs分子的构建中，使其完成了从“毒药”到“抗癌功臣”的根本性转变。图 13 三种CRBN配体/经典分子胶 ①沙利度胺(Thalidomide)：为谷氨酸衍生物，作用机制主要有镇静止痛、免疫调节及抗炎、抑制血管生成及抗肿瘤等，可用于麻风性结节性红斑(ENL)和多发性骨髓瘤。需要注意S构型的沙利度胺具有严重的致畸作用(诱导发育相关蛋白 SALL4降解)，孕妇禁用。图 14 两种不同构型的沙利度胺(S构型具致畸作用) ②来那度胺(Lenalidomide)：沙利度胺的第二代衍生物，是一种更加强效的亚胺类免疫调节剂，具口服活性，是目前全球血液肿瘤治疗中使用最广泛的口服(胶囊)抗肿瘤药之一。来那度胺可通过CRBN-CRL4泛素连接酶对两种淋巴转录因子IKZF1和IKZF3进行选择性泛素化和降解，常用于PROTACs产品的合成。来那度胺商品名为“瑞复美Revlimid”，是多发性骨髓瘤(MM)治疗的基石，对5q缺失型骨髓增生异常综合征(MDS)和复发难治性套细胞淋巴瘤(MCL)具有决定性的治疗作用。来那度胺相较于沙利度胺具有不同的毒性谱，主要体现在血栓风险、肾脏代谢压力和血液毒性等方面，且仍然存在耐药性问题。 ③泊马度胺(Pomalidomide)：第三代强效免疫调节亚胺类药物(IMiDs,Immunomodulatory Drugs)，是沙利度胺和来那度胺的同类升级药物，具备更强的抗肿瘤活性及更优的抗血管生成作用，是治疗复发或难治性多发性骨髓瘤(RRMM)的核心基石。泊马度胺对肾功能受损患者具有较好的耐受性，但仍然需注意静脉血栓的风险。 (2)von Hippel-Lindau(VHL)及其配体：VHL是一种抑癌基因，同样也是E3连接酶，其编码蛋白是E3泛素蛋白连接酶复合物的一部分，可以促进缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)和其他细胞生长和血管生成所需的蛋白靶点的降解。VHL丢失可导致遗传性和散发形式的VHL综合征(希佩尔-林道综合征)，与透明细胞肾细胞癌、视网膜血管母细胞瘤、嗜铬细胞瘤和胰腺神经内分泌肿瘤相关。 ①VH032：VH032是迄今为止在PROTACs中应用最广泛的VHL配体，可招募VHL蛋白。VH032是一种VHL/HIF-1α相互作用抑制剂(拮抗剂)，可以通过连接子与靶蛋白配体连接，形成PROTACs分子。图 15 VH-032化学结构 (3)MDM2及其配体：MDM2是一个蛋白质编码基因，编码一种核定位的E3泛素连接酶。该基因编码一种90 kDa的核磷蛋白，能与肿瘤抑制蛋白p53结合。其主要功能是通过其E3泛素连接酶活性，介导p53等肿瘤抑制蛋白的泛素化，进而通过泛素-蛋白酶体途径靶向降解这些蛋白，从而促进肿瘤形成。MDM2本身是p53的转录靶基因，受p53转录调控，两者形成一个负反馈环路，MDM2抑制p53的功能，p53又调控MDM2的表达。MDM2的扩增或过表达可导致细胞生长失控和肿瘤形成，与Lessel-Kubisch综合征等疾病相关，是乳腺癌等癌症的负面预后标志物。MDM2相关配体主要有KT-253、MD-4251、MD-265等。 ①KT-253(Seldegamadlin)：Kymera(凯迈瑞)公司设计的一种异双功能分子，由一个强力的MDM2配体组成，是新型、高效、高选择性的MDM2降解剂和p53稳定剂，已被批准用于治疗急性髓系白血病(AML)。图 16 KT-253化学结构 ②MD-4251：首个新型口服MDM2降解剂，由美国密歇根大学王少萌教授领衔开发，相关研究成果于2025年6月13日发表于期刊《Journal of Medicinal Chemistry》。该化合物通过PROTACs技术开发，能够有效诱导MDM2蛋白降解，激活p53信号通路，并在单剂量给药下实现肿瘤的完全消退。MD-4251代表了MDM2靶向癌症治疗的重大突破，实现了从传统抑制剂到降解剂的跨越式发展。图 17 MD-4251化学结构 MGs与PROTACs的比较 MGs与PROTACs都是基于UPS的靶向蛋白降解技术。MGs与PROTACs相比分子量更小，被认为是一种“更加致密的分子”，也可以像PROTACs一样触发三元复合物的形成，比PROTACs具有更好的膜通透性和“类药”特性。图 18 MGs与PROTACs结构比较(MGs结构更紧密) 理论上MGs的药理特性优于PROTACs。因为MGs分子量更小，具有更高的膜通透性和更好的细胞吸收。但是相比之下PROTACs的多功能性又使其靶点可以预测，比MG分子具有更高的可设计性。虽然不能将MGs简单理解为“去掉接头分子linker”的PROTACs，但是通过简单的结构修饰也可以将PROTACs转变为MGs，同时前面也提到了，部分MGs也可以作为构建PROTACs分子的配体。图 19 MGs与PROTACs的特点比较(POI,Protein of Interest) MGs和PROTACs的作用本质：MGs和PROTACs都会触发三元复合物的形成，其本质是MGs或PROTACs分子中不同的结构分别与两个蛋白互补性结合，从而诱导并促进两个蛋白相互临近而引发一系列效应(如降解/功能抑制)，所以又可视作化学诱导临近效应(chemically induced proximity, CIP)，同时也可能产生化学诱导二聚化效应(chemically induced dimerization, CID)。CIP和CID是基于临近诱导(induced proximity)原理而开发出来的重要的调控细胞进程的技术，CIP/CID方法利用可穿膜的双功能化学小分子诱导两个蛋白临近互作进而调控细胞进程，被广泛应用于调控细胞信号级联、蛋白的降解、基因的表达和编辑。目前常用的CIP/CID系统主要有雷帕霉素(Rap)系统、脱落酸(ABA)系统、赤霉素(GA3AM)系统和TMP-Cl系统等。 MGs和PROTACs药物研究 Research on MGs and PROTACs drugs 进入临床试验的MG 目前已有近20余种分子胶进入临床研究阶段，有3款度胺类(沙利/来那/泊马)药物作为分子胶被FDA批准上市，主要针对靶点包括IKZF1/3、GSPT1和RBM39等。 (1)MRT-6160(VAV1分子胶)：2024年10月Monte Rosa Therapeutics宣布与诺华签订协议，推进其首个VAV1(Vav鸟嘌呤核苷酸交换因子1,T细胞和B细胞受体下游的关键信号蛋白)分子胶降解剂MRT-6160用于免疫介导疾病的临床开发。MRT-6160是一种有效的、高(靶向)选择性的、口服生物可利用的研究性VAV1降解剂，主要适应症为自身免疫性疾病、类风湿性关节炎和溃疡性结肠炎。VAV1分子胶的发现依赖于Monte Rosa的QUEEN平台，是真正的AIDD(AI-driven Drug Design,人工智能驱动的药物设计)药物。图 20 MRT-6160(VAV1分子胶)化学结构 (2)NVP-DKY709：一种选择性IKZF2(Ikaros Family Zinc Finger 2,也称helios,锌指转录因子2)分子胶降解剂，由诺华公司开发，用于治疗用于治疗晚期实体瘤患者。图 21 NVP-DKY709化学结构 (3)BTX-1188：是基于Cereblon(CRBN)的分子胶，由BioTheryX公司研发，主要通过同时诱导降解GSPT1(G1到S期过渡蛋白1)、IKZF1/3(Ikaros/Aiolos转录因子)等多种蛋白质(双/多靶标)，实现对白血病及实体瘤的治疗作用。需要注意的是，因严重的安全问题(细胞毒性)，Biotheryx已在2023年9月终止(discontinued)了BTX-1188的试验和研究，其化学结构未公开。 (4)Mezigdomide(CC-92480)：一种新型分子胶药物，属于第二代Cereblon E3连接酶调节剂(Celmod)，由百时美施贵宝(BMS)公司开发。Mezigdomide具有独特且快速高效的降解特性，通过结合E3泛素连接酶并改变其结构，精准降解与多发性骨髓瘤(MM)发病密切相关的IKZF1和IKZF3蛋白，实现抗骨髓瘤与免疫调节的双重治疗效果。且在近期(2026年3月9日)，BMS宣布Mezigdomide治疗复发难治多发性骨髓瘤(RRMM)III期临床SUCCESSOR-2研究的期中分析取得积极结果。图 22 Mezigdomide化学结构进入临床试验的PROTAC 2019年首个PROTACs分子进入临床试验，目前全球在研PROTACs药物超200种，超50余种PROTACs候选分子进入临床研究阶段，主要靶点蛋白涵盖雄激素受体(AR)、雌激素受体(ER)、Bruton酪氨酸激酶(BTK)、表皮生长因子受体(EGFR)、白细胞介素-1受体相关激酶4(IRAK4)等。 (1)Vepdegestrant/ARV-471：全球首个进入III期临床试验的口服PROTAC分子，目前已经向FDA(美国食品药品监督管理局)提交了上市申请，由阿尔维纳斯(Arvinas)与辉瑞(Pfizer)共同开发，属于雌激素受体(ER)降解剂，适用于治疗既往接受过内分泌治疗的ER+/HER2-、ESR1突变的晚期或转移性乳腺癌患者，临床获益率(CBR)达38%。PDUFA日期为2026年6月5日，PDUFA日期是指FDA为审查新药申请(NDA)或生物制品许可申请(BLA)并作出最终批准上市决定的截止日期。图 23 Vepdegestrant/ARV-471化学结构 (2)BMS-986365/CC-94676：全球第二款进入III期阶段的PROTAC药物，同时也是首款进入III期阶段的靶向雄激素受体(AR)的PROTAC药物，由百时美施贵宝(BMS)旗下公司Celgene(新基)开发，属于强效的双功能配体定向降解剂(LDD)，可实现CRL4CRBN E3泛素连接酶依赖性AR泛素化及降解，并且能迅速且深度诱导细胞质或细胞核内野生型和突变型受体的降解。在经过多次治疗的转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)患者中显示出有前景的抗肿瘤活性和耐受性。图 24 BMS-986365/CC-94676化学结构 (3)Catadegbrutinib/BGB-16673：首个进入III期临床试验的靶向Bruton酪氨酸激(BTK)的PROTAC，也是全球第三个进入三期临床的PROTAC分子，由百济神州开发。BGB-16673通过将BTK与E3泛素连接酶相连接，促使BTK发生多聚泛素化，进而被蛋白酶体识别并降解。可用于治疗既往接受过两线及以上治疗的复发或难治性(R/R)慢性淋巴细胞白血病或小淋巴细胞淋巴瘤(CLL/SLL)、R/R套细胞淋巴瘤(MCL)成年患者。图 25 Catadegbrutinib/BGB-16673化学结构除此之外还有KT-474、HSK47977等一系列新型PROTACs分子。 PROTAC技术面临的挑战：①分子量过大、透膜性差。②可用于构建PROTAC的E3连接酶仅有CRBN和VHL等少数几个，针对E3连接酶配体的类药性优化难度较大。③PROTAC在低浓度下药效较弱，在高浓度下又无法形成三元复合物抑制泛素化降解等。 TPD技术平台与未来展望 TPD Technology Platform and Future Prospects TPD技术筛选平台通过系统化、高通量、智能化的筛选与开发能力，多维度推动了靶向蛋白降解技术的创新与进步。这些创新筛选平台整合了化学、生物学、结构生物学及人工智能等前沿技术，显著加速了从靶点验证到临床候选分子研发流程，推动了TPD相关分子从“偶然发现”到“合理设计”的持续转变。 TPD技术筛选平台小分子蛋白降解剂的高通量筛选平台DEFUSE(DEath FUSion Escaper)：由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心姜海研究员团队开发，该技术平台利用自动化明场成像技术，可在384孔板中实现高通量筛选，其模块化设计支持对多个靶点的同步平行筛选，显著提高了筛选通量和候选分子的发现概率。基于DEFUSE平台，团队与厦门大学邓贤明教授团队合作，已成功筛选发现了一个特异性降解致癌蛋白SKP2的小分子降解剂SKPer1。表型DNA编码库筛选技术(Phenotypic DNA-encoded library,PhenoDEL)：是一种将单珠单化合物DNA编码库(one-bead one-compound DEL，OBOC-DEL)与Beacon®单细胞光导平台相结合的高通量单细胞表型筛选技术。该技术由尼康公司与三菱田边制药公司的研究团队联合开发，通过在OptoSelect芯片的NanoPen小室中共培养单个OBOC-DEL微珠和工程化报告细胞，实现了化合物诱导蛋白降解的单细胞分辨率直接观测。 Direct-to-Diology(D2B)直接生物学微型高通量筛选平台：该技术平台通过铜催化叠氮-炔烃的环加成(CuAAC)，即点击化学实现PROTACs的高通量、纳摩尔级合成(反应体系5 μL)，无需纯化即可直接用于细胞检测，解决了传统 PROTACs开发中合成与纯化的限速问题，由英国GSK公司开发。整合型筛选平台SPR-DI：是一个整合SPR、降解组学与互作组学的MGDs筛选平台。SPR-DI平台无需蛋白标记、可在天然细胞环境中无偏筛选，解决了传统筛选技术依赖标记、假阳性高的关键问题，为MGDs的高效发现与靶点鉴定提供了全新工具。该平台由沈阳药科大学陈丽霞团队、福建中医药大学李华团队共同开发，团队利用该平台成功从天然产物库中筛选出雷公藤甲素(TP)和鬼臼苦素(PPP)两种新型MGs。除了以上这些技术平台，还有如QuEEN™发现平台、DEL-AI平台、Eclipsor™平台等各个公司的差异化TPD技术平台。 TPD技术的机遇和挑战 2026年是靶向蛋白降解(TPD)药物的商业化元年，首款PROTACs药物Vepdegestrant有望在本年内获批上市。这一进展正驱动全球制药巨头通过高额授权、并购及内部研发加速等方式参与TPD相关药物的后期管线争夺。行业的竞争促进了TPD技术的迅猛发展。TPD技术在癌症治疗中具备核心优势，可最大限度降低脱靶效应、克服耐药性，能有效作用于传统“不可成药”靶点，潜力巨大。并且TPD技术正超越肿瘤学范畴，向神经退行性疾病、自免及过敏性疾病等更广泛的疾病领域渗透，有望成为一种普适性的新药发现平台。未来，TPD技术开发仍需要在多方面持续创新：①深化溶酶体降解途径基础研究。②挖掘更多可用E3连接酶，拓展降解靶点范围。③优化PROTAC分子结构，提升药代动力学特性。④建立更加系统化的分子胶设计与筛选体系。⑤开发高选择性TPD分子，拓展新型组织特异性E3连接酶。在线学习资源 Online learning resources TPD技术相关数据库靶向蛋白降解药物综合性数据库TPDdb (https://idrblab.org/TPDdb) 分子胶信息查询平台MGDB (http://mgdb.idruglab.cn/) 分子胶三元复合物结构数据库MGTbind (https://mgtbind.pkumdl.cn) 分子胶降解剂专属数据库MolGlueDB (https://www.molgluedb.com/) 参考及推荐资料研究论文/各类新闻报道/各公司官网 MedChemExpress(MCE)官网-通路/化合物查询 CellSignalingTechnology(CST)官网-通路查询私信回复【TPD】无偿获取本期参考资料/文献往期专题学习资料，回复【关键词】无偿获取（注意字母大小写） Adobe illustrator制图【Ai制图】 Graph Prism制图【Prism制图】 ChemDraw制图【ChemDraw】生物信息学与功能基因组学【生信与组学】 R语言生信分析【R语言】核磁共振波谱解析【NMR核磁共振】质谱-色谱解析【LCMS】 ...... 长期不定时在线更新 Chem.BM 关注并点赞分享帮我充电，阿里嘎多~

蛋白降解靶向嵌合体

100 项与 Picropodophyllin 相关的药物交易

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适应症	最高研发状态	国家/地区	公司	日期
室管膜瘤	临床2期	美国	Axelar AB	2012-12-01
神经胶质肉瘤	临床2期	美国	Axelar AB	2012-12-01
少突神经胶质瘤	临床2期	美国	Axelar AB	2012-12-01
复发性胶质母细胞瘤	临床2期	美国	Axelar AB	2012-12-01
复发性恶性胶质瘤	临床2期	美国	Axelar AB	2012-12-01
WHO III 级混合胶质瘤	临床2期	美国	Axelar AB	2012-12-01
肺腺癌	临床2期	白俄罗斯	Axelar AB	2011-12-01
肺腺癌	临床2期	匈牙利	Axelar AB	2011-12-01
肺腺癌	临床2期	波兰	Axelar AB	2011-12-01
肺腺癌	临床2期	俄罗斯	Axelar AB	2011-12-01

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研究	分期	人群特征	评价人数	分组	结果	评价	发布日期


NCT01721577 (AXL1717, CTgov)	临床1/2期	室管膜瘤 \| 神经胶质肉瘤 \| 胶质母细胞瘤 ... 更多	10	AXL1717 (All Study Participants)	構構衊製蓋憲衊遞醖艱 = 積壓襯醖鹹積壓簾醖鑰壓壓窪鏇築鹽廠艱鹽鏇 (鹹選憲壓窪範網膚鑰壓, 築窪衊艱築鹹廠繭衊鹹 ~ 鹹製鏇鏇遞鏇壓選簾淵) 更多	-	2023-05-22
NCT01721577 (AXL1717, CTgov)	临床1/2期	室管膜瘤 \| 神经胶质肉瘤 \| 胶质母细胞瘤 ... 更多	10	AXL1717 (AXL1717, 400mg Initial Dose)	簾鑰衊襯淵艱顧蓋鑰網 = 壓選鏇選夢選襯構顧簾蓋積憲齋鬱夢襯觸醖鏇 (壓網鑰壓襯繭積膚夢壓, 壓鏇獵遞蓋艱齋醖範築 ~ 鑰獵夢遞簾鏇選鏇鬱衊)	-	2023-05-22
NCT01721577 (Pubmed) 人工标引	临床1期	星形细胞瘤	9	AXL1717	餘餘遞簾夢構憲齋餘鹽(積構構選獵鹹壓廠製艱) = Neutropenia, which was easily detected and reversible in all but one patient 積餘鑰觸範鑰糧繭觸淵 (繭醖製遞蓋鹽憲醖醖夢 )	积极	2017-09-06
NCT01062620 (Pubmed \| Acta Oncol) 人工标引	临床1期	非小细胞肺癌	55	AXL1717	襯繭餘膚蓋蓋簾遞網膚(齋願壓範齋選構壓壓獵) = 390 mg BID for four weeks 鑰鹹憲蓋鹽膚範範衊顧 (鏇觸淵遞醖選憲繭範鹹 ) 更多	积极	2016-01-01
NCT01639144 (PRP, CTgov)	N/A	足疾病 \| 创伤和损伤 \| 感染	515	PPP (Receiving PRP and PPP.)	鹹觸鏇醖網壓鑰窪壓構 = 範鑰鬱窪觸鬱製築鹹糧積壓夢積繭鏇網壓廠獵 (蓋構選壓壓鏇淵鏇夢憲, 鏇網衊築醖夢願鹹築夢 ~ 構築艱築膚簾網窪餘網) 更多	-	2015-05-22
NCT01639144 (PRP, CTgov)	N/A	足疾病 \| 创伤和损伤 \| 感染	515	PRP (Control)	鹹觸鏇醖網壓鑰窪壓構 = 齋製壓積膚顧廠簾鹹遞積壓夢積繭鏇網壓廠獵 (蓋構選壓壓鏇淵鏇夢憲, 觸餘簾觸廠淵襯壓廠鑰 ~ 夢鹹構選築鏇鬱願簾網) 更多	-	2015-05-22
NCT01466647 (Pubmed \| Med Oncol) 人工标引	临床1期	非小细胞肺癌一线	12	Gemcitabine+Carboplatin+Picropodophyllin	齋鏇艱遞範糧獵壓願艱(鹹襯遞壓淵壓廠構醖選) = 215 mg BID AXL1717 衊選觸壓鹽鹹糧餘構繭 (簾蓋遞範鏇艱醖構網積 ) 更多	积极	2015-04-01
NCT01561456 (ASCO2014)	临床2期	鳞状非小细胞肺癌	101	AXL1717	鏇淵獵觸積鏇淵構糧齋(獵淵夢獵選壓獵淵襯壓) = 顧願範醖鏇構窪憲簾齋遞廠顧憲網鹹壓鏇選廠 (繭憲齋憲遞襯鹹廠範製 ) 更多	-	2014-05-20
NCT01561456 (ASCO2014)	临床2期	鳞状非小细胞肺癌	101	Docetaxel	鏇淵獵觸積鏇淵構糧齋(獵淵夢獵選壓獵淵襯壓) = 構鹹鬱淵選鬱遞遞醖範遞廠顧憲網鹹壓鏇選廠 (繭憲齋憲遞襯鹹廠範製 ) 更多	-	2014-05-20
AXL1717 (ASCO2012)	临床1期	非小细胞肺癌 IGF-1R	-	AXL1717	鏇顧製顧鬱壓鏇願範繭(觸繭遞糧夢糧醖遞獵鑰) = 簾選襯鹽鑰壓鏇憲蓋網鬱製積願鹹齋鏇網網願 (鬱壓觸觸艱廠鏇範蓋築 ) 更多	积极	2012-05-20