National Center for Nanoscience & Technology

来源：药渡 撰文：balabala     编辑：维他命 近期，南京大学张晶晶教授研究团队针对上述新型PROTAC策略的局限性，以miRNA触发的DNA编码的pre-PROTAC的形态调节为依据，成功开发出一种全新的miRNA启动的组装pre-PROTAC平台——miRiaTAC。 PART. 01 传统PROTAC技术所面临的挑战 靶向蛋白水解嵌合体（PROTACs）作为一种极具前景的治疗策略，通过利用细胞天然蛋白质降解机制靶向消除疾病相关蛋白，展现出与传统占位驱动抑制剂不同的独特优势，如在低剂量下发挥催化作用以及降解顽固蛋白等（图1）。 图1. 基于靶蛋白降解的各种嵌合体策略 然而，在临床应用中，PROTACs面临着诸多挑战。 首先，肿瘤选择性差是一个突出问题。由于无法精准区分肿瘤细胞和正常细胞，PROTACs在发挥作用时可能会对正常组织造成不良影响，降低了治疗的特异性。这种缺乏肿瘤选择性的特性可能导致治疗效果受限，同时增加了患者出现副作用的风险。 其次，蛋白质不受控制的降解带来了非癌组织全身毒性风险。PROTACs引发的蛋白质降解若失去控制，可能会对正常组织和器官的蛋白质平衡产生破坏，干扰人体正常的生理功能。这种全身毒性风险不仅影响患者的生活质量，还可能对治疗的安全性和可持续性构成威胁。 此外，过度激活也是PROTACs面临的挑战之一。过度激活可能引发一系列未知的生理反应或副作用，进一步加重患者的病情或导致新的健康问题。这种不确定性增加了治疗的复杂性和风险。 因此，研发一种按需开关策略，以实现选择性激活和终止PROTACs介导的蛋白质降解，成为当前迫切需要解决的问题。这将有助于提高PROTACs的治疗特异性和安全性，为其在临床治疗中的广泛应用奠定基础。 PART. 02 新型PROTAC技术 对副作用的优化策略 1 Nano-PROTACs策略 2023年7月，国家纳米科学中心的王浩研究员开发了一种用于肿瘤治疗的Nano-PROTACs技术，该技术旨在解决传统PROTACs的问题。其设计的Nano-PROTAC 系统由含特定结构域的两个肽基前体组成，在肿瘤细胞高GSH水平下经点击反应自组装成有序纳米结构。 图2. 原位自组装Nano-protacs的示意图 体外研究表明，它能形成多元纳米复合物，有效降解EGFR和AR等蛋白，且具有剂量依赖性和抗钩效应。体内研究显示，Nano-PROTACs可在肿瘤部位富集和保留，在荷瘤小鼠模型中呈现剂量依赖性的肿瘤抑制效果，通过降解靶蛋白诱导凋亡发挥抗肿瘤作用，同时该系统具有良好生物相容性和细胞选择性。 Nano-PROTAC技术虽然在蛋白降解领域显示出巨大潜力，但仍面临靶点单一、不能即时终止降解过程和制造成本昂贵等多方面的挑战。 2 Ligation to Scavenging策略 在探索靶蛋白可控降解以及按需终止相关问题的进程中，中国药科大学姜正羽教授研究团队于2023年3月开创性地提出了一种能够即时终止蛋白降解过程的连接-清除（Ligation to Scavenging）策略（图3）。 图3. 受控的PROTACs和连接-清除系统示意图 该策略由经反式环辛烯（TCO）修饰的树枝状大分子（PAMAM-G5-TCO）以及四嗪标记的PROTACs（Tz-PROTACs）这两个关键部分构成。其中，PAMAM-G5-TCO能够借助逆电子需求的Diels-Alder反应（IEDDA），快速且有效地清除细胞内处于游离状态的PROTACs，进而达成对靶向蛋白降解过程的终止调控。通过这一调控机制，那些已经出现下调情况的靶蛋白能够逐步恢复到正常水平。 在研究过程中，研究人员针对BET蛋白、PARP蛋白等多个底物蛋白展开了降解终止的相关实验，充分论证了该策略具备可靠性以及广泛的适用性，为PROTAC降解技术装上了可靠的“刹车”。 然而，该策略在选择性和特异性方面可能会受到特定靶蛋白以及降解条件的限制，这一局限给这一颇具潜力的策略未来发展蒙上了一层阴影。 3 DbTAC策略 2023年7月，中国药科大学马祎教授研究团队受到DNA框架所具备的可寻址性、可编程性以及刚性特质的启发，成功开发出基于共价DNA框架的PROTACs（DbTACs）。这种DbTACs能够借助简单的生物正交化学以及自组装方式，实现高通量合成（图4）。 图4. 选择性靶向蛋白降解的DbTACs平台设计示意图 在其构建过程中，采用DNA四面体作为模板，此模板能够精准地定义每个原子的空间位置。基于这一特性，通过在模板上对POI和E3连接酶的配体进行精确的定位操作，就能够对配体间距进行有效控制，其范围可从8 Å到57 Å。研究人员经研究发现，具有配体之间最佳连接长度的dbtac，展现出了更高的降解率以及更强的结合亲和力。 此外，具有三价配体组装的双特异性DbTACs（双-DbTACs）表现出独特优势，它能够在确保对蛋白质亚型进行高度选择性降解的同时，实现对多个靶点的消耗。而且，当运用不同类型的弹头，如小分子、抗体以及DNA基元时，DbTACs在针对多种靶标进行降解方面彰显出强大的功效，这些靶标涵盖了位于不同细胞区室的蛋白激酶和转录因子等。 DbTACs这一策略突破了传统PROTAC分子仅能降解单一靶点的局限，然而，它也面临着一些挑战，例如无法即时终止降解过程且不具有细胞选择性等。 4 Dual-PROTAC策略 2021年5月，华中科技大学同济药学院李华教授研究团队，鉴于单一靶点治疗存在诸多局限，创新性地提出了双靶向PROTAC分子（Dual-PROTAC）这一概念。 受到双靶向药物的启发，研究人员设计并合成了一种能够同时对表皮生长因子受体（EGFR）和聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）进行降解的双靶点PROTAC分子。在合成过程中，研究团队巧妙地运用天然氨基酸作为连接体，并选取吉非替尼、奥拉帕利以及CRBN或VHL的E3配体作为底物来合成相关分子（图5）。 图5. Dual-PROTAC策略示意图 细胞实验结果显示，所合成的双靶点PROTAC在SW1990和H1299细胞系中，能够同时实现对EGFR和PARP的降解，并且其降解效果呈现出浓度和时间的依赖性。此研究首次成功实现一个小分子同时降解两种不同靶蛋白，拓展了PROTAC技术应用并开辟药物发现新领域，然而该策略可能会由于分子量的增加，从而引发药物性质和药代动力学方面的一系列问题。 PART. 03 miRNA-触发DNA编码的 前PROTAC平台 DNA具备可编程性，这一特性使其能够构建多种多样的纳米结构，进而为动态DNA纳米技术的开发奠定了基础。近期，南京大学张晶晶教授研究团队针对上述新型PROTAC策略的局限性，以miRNA触发的DNA编码的pre-PROTAC的形态调节为依据，成功开发出一种全新的miRNA启动的组装pre-PROTAC平台，即miRiaTAC。 miRiaTAC的模块化工具包含一对可修饰的DNA发夹H1和H2。在癌细胞中，靶miR -21呈现过表达的状态，H1和H2能够对其做出响应，并通过HCR形成交替共聚物。具体而言，弹头JQ-1（L1）标记的H1可以招募靶蛋白BRD4，而H2与配体pomalidomide（L2）结合以招募CRBN E3泛素连接酶。精确确定L1和L2的修饰位点，以确保在miR-21启动时L1/L2对的邻近性，使miRiaTAC诱导BRD4多泛素化，引起其蛋白酶体介导的降解，并形成（BRD4）m:miRiaTAC:(E3)n复合物（图6）。 图6. 原位miRNA启动组装预protac（miRiaTAC）系统的示意图 为了进一步降低过度降解所带来的副作用，研究人员设计了一种用于时空控制终止蛋白质降解的概念策略。他们通过在合适的位置插入可光性基团，实现了对长dsDNA纳米结构拆卸过程的光学调节，从而构建出一个具有理想可控性的系统。针对多重蛋白降解这一挑战，研究人员将另一种配体（L3）添加到H1上，以此来募集CDK6。借助可编程的配体比例，成功实现了正交多靶点降解（图7）。此外，体内实验也进一步证实了miRiaTAC在小鼠肿瘤模型中展现出强大的抗癌活性以及显著的肿瘤抑制效果。 图7. miRiaTAC的多重蛋白降解模式 miRiaTAC策略通过插入光不稳定基团实现了对蛋白质降解的时空控制终止，避免了过度蛋白降解。同时，研究人员设计了一种新的DNA编码预PROTAC（H1-Pal），可实现单靶点和双靶点蛋白降解，拓宽了miRiaTAC在多靶点治疗中的应用。 总之，miRiaTAC平台解决了传统PROTACs和miRNA疗法的关键挑战，为开发下一代靶向癌症治疗提供了有前景的途径。 参考文献(可上下滑动）： [1]Zhang, Ni-Yuan et al. “Nano Proteolysis Targeting Chimeras (PROTACs) with Anti-Hook Effect for Tumor Therapy.” Angewandte Chemie (International ed. in English) vol. 62,37 (2023): e202308049. doi:10.1002/anie.202308049 [2]Jin, Yuhui et al. “Ligation to Scavenging Strategy Enables On-Demand Termination of Targeted Protein Degradation.” Journal of the American Chemical Society vol. 145,13 (2023): 7218-7229. doi:10.1021/jacs.2c12809 [3]Zhou, Li et al. “DNA framework-engineered chimeras platform enables selectively targeted protein degradation.” Nature communications vol. 14,1 4510. 27 Jul. 2023, doi:10.1038/s41467-023-40244-7 [4]Zheng, Mengzhu et al. “Rational Design and Synthesis of Novel Dual PROTACs for Simultaneous Degradation of EGFR and PARP.” Journal of medicinal chemistry vol. 64,11 (2021): 7839-7852. doi:10.1021/acs.jmedchem.1c00649 [5]Hollingsworth, S., Johnson, S., Khakbaz, P. et al. The rise of targeting chimeras (TACs): next-generation medicines that preempt cellular events. Med Chem Res 32, 1294–1314 (2023). https://doi.org/10.1007/s00044-023-03104-z [6]Zhan, Jiayin et al. “MicroRNA-Triggered Programmable DNA-Encoded Pre-PROTACs for Cell-Selective and Controlled Protein Degradation.” Angewandte Chemie (International ed. in English), e202415323. 9 Oct. 2024, doi:10.1002/anie.202415323 *声明：本文仅是介绍医药疾病领域研究进展或简述研究概况或分享医药相关讯息，并非也不会进行治疗或诊断方案推荐，也不对相关投资构成任何建议。内容如有疏漏，欢迎沟通指出！ 「医药一哥」赴港二次上市传闻起，拟募资20亿美元，透露哪些信号？ 辉瑞DMD基因疗法折戟，试验结果“打脸”FDA 这5家核药公司，值得关注！

行业动态速览 热点聚焦 01 热烈祝贺星眸生物“XMVA09注射液”扩展适应症DME的IND成功获批临床研究！ 2024年8月19日，合肥星眸生物科技有限公司（以下简称“星眸生物”）宣布其自主研发的基因治疗I类创新药“XMVA09注射液”的第2项新药临床试验(IND)申请已获得国家药品监督管理局(NMPA)批准。今年3月，XMVA09注射液针对湿性年龄相关性黄斑变性（wAMD）适应症的IND申请获得CDE临床默示许可，此次新批准的适应症为糖尿病性黄斑水肿（DME）。作为星眸生物的战略合作伙伴，派真生物对此次成功获批表示热烈祝贺！我们期待与星眸生物继续携手，加速推进XMVA09注射液的临床应用和商业化进程，造福更多患者。 推荐阅读：热烈祝贺星眸生物“XMVA09注射液”扩展适应症DME的IND成功获批临床研究！ 02 一场专利战如何深远影响整个基因治疗领域！ 近期，基因治疗的相关行业人士正试图阻止一项裁决生效。他们认为，美国特拉华地区法院最近的一项裁决有可能损害整个AAV基因治疗行业的利益。 推荐阅读：一场专利战如何深远影响整个基因治疗领域 03  Nature子刊：哈佛大学华人学者研究发现，多吃猪牛羊肉，或增加糖尿病风险 2024年8月13日，哈佛大学陈曾熙公共卫生学院胡丙长教授团队在 Nature 子刊 Nature Metabolism 上发表了题为：Integration of epidemiological and blood biomarker analysis links haem iron intake to increased type 2 diabetes risk 的研究论文。 该研究表明，从红肉中摄入的血红素铁与2型糖尿病（T2D）风险升高相关，血红素铁摄入量增加与胰岛素血症、血脂、炎症和2型糖尿病相关代谢物的不良血浆谱相关，该研究还发现，代谢物（包括L-缬氨酸和尿酸）可能介导了血红素铁-2型糖尿病的关系，强调了它们在2型糖尿病发病机制中的关键作用。 推荐阅读：Nature子刊：哈佛大学华人学者研究发现，多吃猪牛羊肉，或增加糖尿病风险 04 澄实生物首个个体化肿瘤mRNA疫苗临床试验在南大苏州医院启动 近日，个体化肿瘤mRNA疫苗首个临床试验在南京大学医学院附属苏州医院正式启动。该研究是一项研究者发起的临床试验（IIT）研究，由张峻峰教授发起，主要目的是评估个性化新抗原疫苗联合PD-1抑制剂用于结直肠癌、肺癌、胃癌根治术后辅助治疗的安全性和有效性。张峻峰教授曾任南京大学医学院院长，是国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者特聘教授，长期从事核酸药物递送系统制备及生物治疗的研究。 推荐阅读：行业资讯 | 澄实生物首个个体化肿瘤mRNA疫苗临床试验在南大苏州医院启动 05 Opus Genetics基因疗法获 FDA 罕见儿科疾病认定 当地时间8月20日，Opus Genetics宣布FDA已授予其眼部基因疗法 OPGx-LCA5 罕见儿科疾病资格 (RPD)，用于治疗遗传性视网膜疾病LCA5。OPGx-LCA5 是一种腺相关病毒 8 (AAV8) 载体，旨在将功能性LCA5基因精准递送至因LCA5基因 ( LCA5 )双等位基因突变导致的莱伯先天性黑蒙 (LCA) 患者的外层视网膜。凭借这一认定，OPGx-LCA5 将有资格在获得批准后获得优先审查凭证，用于任何可出售或转让给其他公司的后续营销申请。 推荐阅读：Opus Genetics基因疗法获 FDA 罕见儿科疾病认定 06 来恩生物：mRNA TCR-T注射液IND申请获CDE受理，治疗HPV相关肝细胞癌 2024年8月21日，据CDE官网显示，广州来恩生物有限公司（以下简称“来恩生物”）的“GZL-016注射液”新药临床试验申请（IND）获受理。据来恩生物介绍，GZL-016注射液的适应症为乙肝病毒相关肝细胞癌。 来恩生物拥有First-in-Class、 全球首家针对乙肝病毒表面抗原的特异性T细胞受体的T细胞疗法（TCR-T）。 推荐阅读：来恩生物：mRNA TCR-T注射液IND申请获CDE受理，治疗HPV相关肝细胞癌 创新突破 01 迷你型碱基编辑工具在基于AAV基因治疗应用中的优势和潜力 2024年8月15日，辉大（上海）生物科技有限公司研发团队、复旦大学附属眼耳鼻喉科医院黄锦海团队和中科院脑科学与智能技术卓越创新中心杨辉团队合作，在Nature Chemical Biology期刊发表题为：Engineered IscB–ωRNA system with expanded target range for base editing的研究论文。 该研究通过宏基因组数据挖掘，鉴定出19种具有不同靶序列邻近基序（TAM）范围的新型IscB-ωRNA系统；综合RNA结构优化、蛋白质工程化改造、流式细胞术、脱靶检测等技术手段，成功获得在人类细胞内具有靶标识别范围广、更高效编辑活性的IscB系统（IscB.m16*）. 推荐阅读： 迷你型碱基编辑工具在基于AAV基因治疗应用中的优势和潜力 02 基于基因编辑的脑机接口增强技术取得新进展 国家纳米科学中心方英和田慧慧研究团队在基于生物编辑技术的脑机接口增强技术方面取得新进展，相关成果以Spatially Precise Genetic Engineering at the Electrode-Tissue Interface为题，发表在Advanced Materials上。 推荐阅读：基于基因编辑的脑机接口增强技术取得新进展 03 Nature子刊：北京大学张莹团队等揭示早期肿瘤编辑机制及其在肿瘤免疫治疗中的潜在应用 2024年8月21日，北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心张莹课题组与哈佛大学医学院合作，在 Nature Immunology 期刊发表了题为：Tumor editing suppresses innate and adaptive anti-tumor immunity and is reversed by inhibiting DNA methylation 的研究论文。 该研究利用可诱导乳腺癌的转基因小鼠模型收集极早期及晚期肿瘤进行全面的单细胞转录组测序（scRNA-seq），揭示了早期肿瘤编辑对肿瘤中关键先天及适应性免疫通路的优先沉默，对TIL分化、功能及肿瘤-免疫细胞通信的显著影响，并阐释了DNA去甲基化治疗在逆转肿瘤免疫编辑、促进炎性癌细胞死亡、提升肿瘤免疫原性及抗肿瘤免疫力方面发挥的重要功效。 推荐阅读：Nature子刊：北京大学张莹团队等揭示早期肿瘤编辑机制及其在肿瘤免疫治疗中的潜在应用 04 浙大唐建斌/孙文静开发Mildronate衍生极低CL比例LNP，高效递送mRNA疫苗，将炎症副作用降至最低 2024年8月16日，浙江大学化学与生物工程学院唐建斌教授课题组联合浙江大学-杭州市全球科技创新中心孙文静课题组在期刊ACS Nano上发表了题为“Low-Dose Mildronate-Derived Lipidoids for Efficient mRNA Vaccine Delivery with Minimal Inflammation Side Effects”的研究论文。研究团队考虑以最小的阳离子脂质比例开发的LNPs可能是解决安全性问题的最优解决方案，因此基于mildronate（米屈肼）开发了阳离子脂质比例仅为1%的mLNPs。经验证，这些mLNPs具有高效的体内转染效率和最小的炎症反应，有望拓宽mRNA在各种疾病预防和治疗中的应用前景。 推荐阅读：浙大唐建斌/孙文静开发Mildronate衍生极低CL比例LNP，高效递送mRNA疫苗，将炎症副作用降至最低 资本速递 01 融资1.5亿美元！诺华与Versant二度合作成立xRNA疗法公司 诺华和风险投资公司Versant Ventures周四共同宣布Borealis Biosciences走出隐匿模式，获得了创始投资者Versant Ventures和诺华公司1.5亿美元的A轮融资，以及诺华公司承诺的战略研究合作资金，用于开发治疗肾脏疾病的下一代RNA药物。 推荐阅读：融资1.5亿美元！诺华与Versant二度合作成立xRNA疗法公司 02 曝Tome Biosciences陷入困境，张锋学生创办，9个月前完成超2亿美元融资 据多位知情人士透露，基因编辑初创公司 Tome Biosciences 正在陷入困境，即使该公司在 9 个月前刚完成 2.13 亿美元融资。 推荐阅读：曝Tome Biosciences陷入困境，张锋学生创办，9个月前完成超2亿美元融资 参考资料： https://mp.weixin.qq.com/s/kVntR074gix8odPhuJdKVw https://mp.weixin.qq.com/s/XbyDh7tm0i5Mv8PCsZ2LBQ https://mp.weixin.qq.com/s/F4vHIWj_CjKTMl8eLj8EKA https://mp.weixin.qq.com/s/E5SQ9qFWiJ7zadKkqHHdew https://mp.weixin.qq.com/s/78a7qF2YGJ1a0Q_sG3PKnA https://mp.weixin.qq.com/s/Ymcvl2Y4y9vZx0cWUOEMZw https://mp.weixin.qq.com/s/GnbQx2Os_lGcO6NMmDIkZA https://mp.weixin.qq.com/s/HMnaQcwsovsU43KjGKdm-Q https://mp.weixin.qq.com/s/YL-P-AZ6tXmewZHaQYE1xQ https://mp.weixin.qq.com/s/q4jdW50r4ON4hzFWR0x0Sw https://mp.weixin.qq.com/s/QQxngOlKr9UyCfD3zBHjKQ https://mp.weixin.qq.com/s/4qw8lADtYCm-ArjRZgzkDQ 关于派真生物

2024年8月24日至25日，由生物谷主办，四川大学华西空港医院、四川省医学传播学会中医药振兴发展专委会、四川省免疫学会青年工作委员会协办的“2024（第八届）细胞外囊泡前沿与转化大会（成都站）”在成都武侯渝江皇冠假日酒店成功举办。 本次外囊泡大会的主办单位、协办单位、其他单位以及特约媒体 在开幕式上，四川大学华西空港医院的万美华教授和南方医科大学南方医院的郑磊教授分别发表了热情洋溢的致辞，对与会嘉宾的到来表示热烈欢迎，并表达了对细胞外囊泡研究领域未来发展的美好愿景。 万美华教授致辞 郑磊教授视频致辞 本次会议聚焦于细胞外囊泡前沿技术挑战、外泌体生物特性与诊断标志物开发、再生医学与医美应用发展、中药外泌体、外泌体工艺和产品监管政策分析、工程化外泌体及临床疾病诊疗等内容。吸引了来自全国各地的科研人员、医生、生物学家和技术专家，共同探讨细胞外囊泡的前沿研究与新兴应用。 本次会议共分为四个论坛，汇聚了众多学术界和产业界的领军人物，他们的演讲涵盖了细胞外囊泡的多个研究领域和应用方向，包括但不限于：来自美国杜兰大学的胡晔教授发表了题为“外泌体多组学揭示宿主免疫反应新机制”的演讲；来自上海交通大学的杨朝勇教授发表了题为“纳米孔微流控芯片高效分离肿瘤外泌体”的演讲；来自国家纳米科学中心的孙佳姝研究员发表了题为“细胞外囊泡分子图谱在肿瘤检测的应用”的演讲；来自浙江大学的章京教授远程发表了题为“EVs在神经退行性疾病研究中的进展：CNS-Peripheral Cross Talk”的演讲；来自上海交通大学的钱昆教授发表了题为“基于固相质谱系统的疾病代谢诊疗策略研究与转化”的演讲；来自四川大学生物医学工程学院的樊渝江教授发表了题为“工程化外泌体及其在组织再生修复中的应用”的演讲。 胡晔教授发表演讲 杨朝勇教授发表演讲 孙佳姝研究员发表演讲 章京教授远程发表演讲 钱昆教授发表演讲 樊渝江教授发表演讲 此外，多家生物医学领域的公司展示了他们的最新技术和应用，例如Bio-Rad Laboratories提供的细胞外囊泡的层析分离、流式表征到基因及蛋白标志物检测等多种研究手段，以及Unchained Labs公司推出的创新工具和自动化解决方案，这些技术和应用引起了与会者的极大兴趣。 会议在热烈的气氛中进行，与会者纷纷表示此次会议不仅加深了他们对于细胞外囊泡研究的理解，也为他们提供了宝贵的交流机会。生物谷在此对所有演讲嘉宾、参会嘉宾以及赞助商表示衷心的感谢，并期待在2025年的第九届会议上再次相聚。 通过本次会议，我们看到了细胞外囊泡技术在医学领域中的巨大潜力和前景，相信未来会有更多创新成果出现，推动这一领域的发展。 电子会刊以及更多精彩照片，快来扫码了解！ 电子会刊                   照片直播