VVD-130037

基于诱导邻近性的治疗模式：从分子胶到双功能调控技术 原文：King, E. A., Meyers, M., & Nomura, D. K. (2025). Induced proximity-based therapeutic modalities. Nature Reviews Drug Discovery, 24, 1-29.翻译与学术整理：本文基于该综述撰写，旨在系统介绍诱导邻近性治疗策略的原理、进展与前景。摘要 诱导邻近性（induced proximity）是生物系统调控的核心机制之一。近年来，基于该机制发展出的多种治疗模式，突破了传统“占据驱动”药理学的局限，使得针对“不可成药”靶点的干预成为可能。这些模式包括单价小分子“分子胶”以及双功能分子（如蛋白降解靶向嵌合体，PROTACs），通过诱导生物分子间非天然相互作用，实现对靶蛋白的降解、抑制、稳定、翻译后修饰、亚细胞定位重编程乃至转录激活。本文系统总结了分子胶与双功能分子的历史演进、代表性药物、临床进展及面临的挑战，并展望了未来发展的关键方向。1. 引言 传统小分子药物多采用“占据驱动”机制，即通过与靶蛋白活性位点结合以抑制或激活其功能。然而，约80%的蛋白质缺乏明确的配体结合口袋，导致大量潜在治疗靶点被视为“不可成药”。即便近年来化学蛋白质组学已鉴定出超过2000种可配体蛋白，但获得临床批准的药物仅覆盖了约3%的蛋白质组。 “事件驱动”药理学的兴起为上述困境提供了解决方案。该策略不依赖靶蛋白自身功能位点，而是通过小分子或生物制剂诱导两个生物大分子发生接近，从而调动细胞内在调控通路（如泛素-蛋白酶体系统、自噬-溶酶体途径等），实现对靶蛋白的功能调控。这类基于诱导邻近性的治疗模式可分为两大类：分子胶与双功能分子（图1）。 图1 | 诱导邻近性治疗模式概览 • 降解型分子胶：将靶蛋白（POI）招募至E3泛素连接酶，经泛素化（Ub）后被蛋白酶体降解；或连接靶蛋白至LC3自噬蛋白，经自噬-溶酶体途径降解。 • 非降解型分子胶：如雷帕霉素诱导mTOR与FKBP12结合，抑制mTORC1活性；或诱导STING寡聚化，激活下游转录。 • 降解型双功能分子：包括PROTACs（招募E3连接酶）、双特异性抗体（招募膜E3连接酶或溶酶体转运受体）、RNA降解嵌合体等。 • 非降解型双功能分子：可诱导去磷酸化（招募磷酸酶）、磷酸化（招募激酶）、亚细胞定位改变（如核内滞留）、转录激活或关键蛋白的抑制性隔离。2. 分子胶 “分子胶”一词最早于20世纪80年代被定义为将两种或多种蛋白质结合的身体，尽管该术语最早的用法指的是其他蛋白质相互作用所必需的蛋白质。直到1992年，该术语才被用来定义一种能够诱导蛋白质之间新结合相互作用的小分子。该术语还与可用于影响细胞通路以实现治疗应用的小分子相关;然而，分子胶水是自然过程的基础。天然分子胶水如生长素的发现——一种植物激素，能诱导TIR1（SKP1–Cullin–F-box泛素连接酶复合物的底物受体）与其目标蛋白结合——的发现，为最初理解小分子调节蛋白质丰度奠定了基础。多种分子胶已被批准用于临床或处于临床试验阶段，包括降解剂、抑制剂和稳定剂。（表1见原文 ，图2 ） 2.1 天然产物分子胶 代表性天然产物分子胶包括环孢素A（CsA）、FK506和雷帕霉素，它们通过招募免疫亲和蛋白（如亲环蛋白或FKBP12）至钙调神经磷酸酶或mTOR，发挥免疫抑制或抗增殖作用。紫杉醇则通过稳定α/β-微管蛋白二聚体，抑制细胞分裂。2.2 合成分子胶降解剂 沙利度胺及其衍生物（来那度胺、泊马度胺）是合成分子胶降解剂的经典代表。它们结合E3泛素连接酶复合物CRL4的底物受体cereblon（CRBN），诱导转录因子Ikaros（IKZF1）和Aiolos（IKZF3）的降解，用于治疗多发性骨髓瘤。新一代CRBN调节剂如iberdomide、mezigdomide、avadomide等，通过优化邻苯二甲酰亚胺环的取代基，改变了CRBN的构象平衡，实现更高效、更选择性的降解（图2）。 图2 | 代表性分子胶及PROTACs的化学结构图示包括：雷帕霉素、依维莫司、沙利度胺、来那度胺、泊马度胺、avadomide、CC-885、indisulam、E7820、anagrelide、trametinib、VVD-130037等分子胶结构，以及ARV-471、ARV-110等PROTACs结构。2.3 非降解型分子胶 • Anagrelide：稳定PDE3A与SLFN12的相互作用，抑制血小板聚集，用于治疗血小板增多症。 • Trametinib：稳定MEK与KSR的相互作用，抑制MAPK通路。 • RMC-6236 / RMC-6291 / RMC-9805：通过招募亲环蛋白A（CypA）靶向GTP结合状态的KRAS突变体（包括G12C、G12D及泛KRAS），克服传统KRAS抑制剂的耐药性。3. 双功能诱导邻近药物 双功能分子由两个独立的配体通过化学连接子连接，分别结合靶蛋白和效应蛋白。根据效应蛋白的不同，可实现蛋白降解、翻译后修饰、亚细胞定位重编程、转录调控等多种功能。3.1 蛋白降解靶向嵌合体（PROTACs） PROTACs是研究最深入的双功能降解剂，由一个靶蛋白配体、一个E3泛素连接酶配体（通常为CRBN或VHL配体）及连接子组成。目前已有多项PROTACs进入临床试验（图3），代表性药物包括： • ARV-471（vepdegestrant）：靶向雌激素受体（ER），用于ER+/HER2-晚期乳腺癌，已获FDA批准。 • ARV-766 与 BMS-986365：靶向雄激素受体（AR），用于去势抵抗性前列腺癌。 • KT-474：靶向IRAK4，用于化脓性汗腺炎和特应性皮炎（II期）。 • GT20029：局部外用降解AR，治疗雄激素性脱发和痤疮。 图3| 进入临床及已获批的诱导邻近药物（部分代表性药物） PROTACs相较于传统抑制剂具有以下优势： • 催化机制：亚化学计量即可持续降解靶蛋白，作用持久。 • 克服耐药：可降解突变型或过表达的靶蛋白。 • 功能全面：同时消除激酶的催化功能与支架功能。 • 亚型选择性：广谱抑制剂可转化为选择性降解剂（如THAL-SNS-032选择性降解CDK9）。 但PROTACs也面临分子量高、脂溶性高、口服生物利用度差、易诱发耐药（CRBN突变、MDR1上调等）等挑战。3.2 扩展E3连接酶种类 除CRBN和VHL外，目前已开发出靶向其他E3连接酶的PROTACs： • DCAF16、DCAF11（共价配体） • RNF4、RNF114、FEM1B（共价配体） • KEAP1、AhR、IAPs（肽类或小分子配体） • 直接招募26S蛋白酶体（化学诱导降解剂，CIDs）4. 超越胞内靶点的蛋白降解4.1 自噬-溶酶体途径 对于蛋白聚集体、细胞器及胞外蛋白，自噬-溶酶体途径具有独特优势（图4）。 图4 | 自噬-溶酶体依赖的靶向蛋白降解模式 • AUTACs：S-鸟苷酸化标签诱导K63连接泛素化，招募自噬体降解靶蛋白或线粒体。 • ATTECs：将靶蛋白（如脂滴、mHTT）与LC3自噬蛋白连接，诱导自噬降解。 • AUTOTACs：模拟N端精氨酸降解决定子，结合p62受体，诱导p62寡聚化及自噬清除聚集体。 • ULKRECs：招募并激活ULK1激酶，诱导线粒体自噬。4.2 内体-溶酶体途径 针对跨膜蛋白和分泌蛋白，内体-溶酶体途径提供了有效的降解策略（图5）。 图5 | 内体-溶酶体依赖的靶向蛋白降解模式 • LYTACs：利用M6PR或ASGPR受体，将抗体或小分子偶联的靶蛋白（如PD-L1、MIF）内化至溶酶体降解。 • KineTACs：利用趋化因子-受体对（如CXCL12-CXCR7）诱导PD-L1内化降解。 • Apt-LYTACs：适配体偶联tri-GalNAc，降解胞外或跨膜靶蛋白。 • AbTACs / PROTABs：双特异性抗体招募膜E3连接酶RNF43/ZNRF3，降解PD-L1或EGFR。 • REULR：纳米抗体招募RNF128、RNF130等膜E3连接酶。 • GlueTACs / SignalTACs：利用溶酶体分选序列（LSS）实现抗体介导的降解。 目前，Biohaven公司的BHV-1300（靶向IgG）、BHV-1400（靶向Gd-IgA1）等LYTACs已进入I期临床试验。5. 翻译后修饰的双功能调控 除降解外，诱导邻近性还可用于精准调控靶蛋白的翻译后修饰（图6、图7）。5.1 去唾液酸化 抗HER2抗体（曲妥珠单抗）融合唾液酸酶，选择性去除肿瘤细胞表面唾液酸，增强NK细胞介导的细胞毒作用（图6a）。5.2 去泛素化（DUBTACs） 双功能分子招募去泛素化酶OTUB1，去除靶蛋白（如CFTR、WEE1、FOXO）的泛素链，从而稳定靶蛋白（图6d）。5.3 去磷酸化（PhosTACs、DepTACs、PHORCs） • PhosTACs：招募磷酸酶PP2A或PTPN2，去磷酸化FOXO3a、tau或EGFR（图6e）。 • DepTACs：双特异性肽招募PP2A去磷酸化tau蛋白（图6g）。 • PHORCs：小分子招募PP5去磷酸化ASK1（图6h）。 • RIPR：双特异性抗体招募膜磷酸酶CD45，去磷酸化PD-1受体（图6i）。5.4 磷酸化（PHICs） 双功能分子招募激酶（AMPK、PKC）至靶蛋白（BTK、BRD4），实现新底物磷酸化（图7a）。5.5 糖基化与去糖基化 • OGT融合纳米抗体：实现靶向O-GlcNAc糖基化（图7b）。 • 分裂OGA：仅在纳米抗体定位时发挥去糖基化活性（图6b）。 • 双特异性适配体：靶向β-catenin进行糖基化（图7c）。5.6 乙酰化（Bi-PIPs、AceTAG、ACETACs） • Bi-PIPs：聚酰胺-DNA结合支架招募p300/CBP，实现组蛋白乙酰化（图7d）。 • AceTAG：双功能分子招募p300/CBP至FKBP12标签蛋白（图7e）。 • ACETACs：小分子招募p300/CBP至突变型p53，乙酰化Lys382，恢复p53活性（图7f）。 图6 | 靶向翻译后修饰的“擦除”模式（包括去唾液酸化、去泛素化、去磷酸化、去糖基化） 图7 | 靶向翻译后修饰的“写入”模式（包括磷酸化、糖基化、乙酰化）6. 蛋白功能的双功能调控6.1 亚细胞定位重编程 通过化学诱导二聚体（CID）系统，可将靶蛋白定向转运至质膜、细胞核、内质网或高尔基体（图8）。例如： • 核定位：将FKBP12标签蛋白通过核受体（ERα、BRD4）或Hoechst染料导入核内。 • 胞质滞留：共价招募14-3-3蛋白，将核蛋白BRD4滞留于胞质（图8g）。 图8 | 靶向蛋白亚细胞定位的代表性策略包括CID系统、自定位配体（SLL）、靶向重定位激活分子（TRAMs）、核输入与表达控制（NICE）系统等。6.2 转录激活 • SynTEFs：聚酰胺-DNA结合支架连接BRD4配体，激活特定基因（如frataxin）表达（图9a）。 • TCIPs：小分子招募BRD4至BCL6抑制的启动子，解除转录抑制（图9b）。6.3 靶向细胞死亡（RIPTACs） RIPTACs（调控诱导邻近靶向嵌合体）将组织特异性表达的靶蛋白与细胞生存必需的效应蛋白（如BET蛋白、PLK1）拉近，从而在靶细胞中选择性抑制必需蛋白功能，诱导细胞死亡。首个针对前列腺癌的RIPTAC候选药物HLD-0915已进入I期临床试验（NCT06800313）（图9c）。 【请插入原文图9】图9 | 靶向转录激活与细胞死亡的代表性策略a. SynTEFs激活基因表达；b. TCIPs解除BCL6介导的转录抑制；c. RIPTACs在靶细胞中隔离必需蛋白，诱导特异性细胞死亡。7. 总结与展望 诱导邻近性治疗模式已从早期的偶然发现（如沙利度胺、环孢素A）发展为可通过理性设计实现多种功能调控的成熟技术平台。分子胶因其分子量小、三元复合物协同性高、理化性质更优，在临床转化中具有天然优势；双功能分子则以其模块化设计、靶点普适性强而广泛应用于降解、修饰及定位调控。 当前面临的主要挑战包括： • 成药性：PROTACs分子量高、脂溶性高，口服吸收差。 • 耐药性：CRBN突变、MDR1上调等机制导致获得性耐药。 • 组织特异性：缺乏靶向特定组织或细胞类型的E3连接酶或受体。 未来发展方向包括： • 理性设计非降解型分子胶（如靶向KRAS(ON)的分子胶）； • 拓展E3连接酶与溶酶体受体谱，实现组织特异性降解； • 开发非降解性调控技术（如转录激活、蛋白稳定、定位重编程）； • 联合治疗：抗体-降解剂偶联物、免疫检查点联合等。 我们相信，随着对蛋白-蛋白界面、降解决定子及三元复合物结构的深入理解，诱导邻近性药物将迎来一个全新的精准治疗时代。 致谢：本文内容基于King等发表于Nature Reviews Drug Discovery的综述文章，图表引用自原文，编号及图注依据原文整理。 利益冲突声明：原文作者D.K.N.为多家生物技术公司科学顾问委员会成员或股东。本文为学术翻译与整理，不代表原文作者立场。 📌 说明： 公众号主要源于个人学习需求分享最新科研成果，内容为提炼或编译阅读的文献内容，因学识有限，有遗漏和错误的地方恳请批评指正。 求知之路，与君共勉。