同花顺-圈子

　　近年来，以PROTAC、分子胶为代表的细胞内靶向蛋白降解（intracellular targeted protein degradation, iTPD）技术已发展为小分子药物的重要新模式(图1a)。PROTAC技术最快的项目已经进入III期临床，多款新型分子胶也进入临床开发阶段。在iTPD技术如火如荼发展的同时，细胞外靶向蛋白降解（extracellular targeted protein degradation, eTPD）技术也取得多项重要进展。

　　iTPD和eTPD相关机制

　　细胞外蛋白质组由分泌蛋白和膜结合蛋白组成，由至少四分之一的人类基因组(4000-5000个基因)编码。除了靶蛋白所处的位置不同，iTPD和eTPD之间至少有三个显著的区别。首先，细胞通过两种主要途径“回收”蛋白质：蛋白酶体（通常被用于处理细胞内蛋白）和溶酶体途径（细胞外蛋白降解的典型途径）。iTPD几乎完全借助蛋白酶体途径，而eTPD则借助溶酶体途径。

　　其次，iTPD和eTPD具有不同的动力学，使用不同的蛋白酶。iTPD更快，通常在几个小时之内，因为所有的成分都在细胞质溶胶中。相比之下，eTPD较慢，通常在6-48小时内进行，因为它涉及从膜到早期和晚期内体的囊泡运输，最终与溶酶体融合，蛋白质得以降解。

　　表1 iTPD和eTPD的对比

　　第三，由于找到能够成药的E3连接酶配体充满挑战，iTPD系统目前可用的E3连接酶非常有限，主要是CRBN和VHL。这两种连接酶在组织中广泛表达，这限制了组织选择性靶向。相比之下，eTPD已经使用了多种降解系统，这些系统具有更大的可选择性以及更好的组织靶向性。因此，eTPD代表了一种新兴的制药模式。

　　近日，来自加州大学旧金山分校的两位科学家在Nature Reviews Drug Discovery杂志上发表了题为“Extracellular targeted protein degradation: an emerging modality for drug discovery”的综述文章，总结了eTPD领域的最新进展，对迄今为止开发的各种eTPD系统进行了分类，并讨论了它们的优势和未来的挑战。文章重点介绍了降解细胞外蛋白的6种不同途径：

　　1、基于FcRn的eTPD

　　——sweeping antibodies——

　　新生儿Fc受体(FcRn)负责抗体的再循环（抗体被内化到核内体中，在到达溶酶体降解之前再将抗体送回细胞外）。Igawa及其合作者设计了一种 “sweeping antibodies”，利用FcRn以pH依赖的方式将靶蛋白递送到酸性内体中，释放靶蛋白，之后经过溶酶体途径降解(下图)。2020年，pH-switchable抗体的衍生物satralizumab（靶点IL-6R）被批准用于治疗视神经脊髓炎谱系障碍( 一种复发性中枢神经系统炎症性疾病)。这是首个获批的eTPD类抗体。此外，科学家们还在开发靶向C5a、PCSK9、CXCL10、RNase A和TNF等靶点的“sweeping antibodies”。

　　2、利用基于聚糖的循环受体实现eTPD

　　第二类eTPD利用基于聚糖的循环受体来实现膜结合和可溶性靶蛋白的降解，代表性技术包括LYTAC、MoDE、ATAC。

　　——LYTAC——

　　LYTAC是一种双功能分子，有两个结合域，一端是与细胞表面跨膜受体CI-M6PR（cation-independent mannose-6-phosphate receptor）结合的低聚糖肽（oligoglycopeptide）基团，另一端是一个与靶蛋白结合的抗体或小分子。这两个结合域通过一个化学linker连接起来。在质膜上形成的三聚CI-M6PR–LYTAC–靶蛋白复合物会被细胞膜“吞没”，形成一个运输囊泡。囊泡会将复合物运输到溶酶体中，之后靶蛋白被降解。LYTAC具有降解膜蛋白和可溶性蛋白的潜力，名为Lycia Therapeutics的公司正在推动该技术的临床转化。

　　2023年10月，LYTAC技术先驱、斯坦福大学Carolyn R. Bertozzi教授（2022年诺贝尔化学奖得主）在Science杂志发表最新论文，揭示了LYTAC更详细的调控机制。研究人员发现，细胞表面CI-M6PR的很大一部分被内源性甘露糖6-磷酸(M6Ps)修饰的糖蛋白占据，意味着LYTAC无处可结合。通过抑制M6P的生物合成，细胞表面未被占用的受体的比例增加，进而CI-M6PR-LYTAC-靶蛋白复合物内化增加。科学家们认为，这些重要发现将为下一代LYTAC的设计提供指导， 帮助LYTAC发展为更有效的治疗方法。（推荐阅读：最新Science：开发下一代LYTAC，这篇论文必须读一下！）。

　　——MoDE、ATAC——

　　去唾液酸糖蛋白受体（asialoglycoprotein receptor, ASGPR）是一种内吞细胞表面受体，主要在肝细胞上高表达(每个细胞多达500,000个拷贝)，在内源性蛋白被内化到肝细胞并降解的自然过程中发挥关键作用。此前，ASGPR已被用于RNAi疗法的开发，研究者们通过偶联ASGPR的靶向配体tri-GalNac到siRNA上，成功将siRNA递送到了肝脏中。最近，科学家们也报道了借助相同思路开发eTPD的新策略。例如，有研究团队将10个tri-GalNac拷贝偶联到靶蛋白结合抗体上，以降解多种靶蛋白（如EGFR）。不过，基于ASGPR的生物制剂类eTPD存在一个主要限制，即需要大量tri-GalNac修饰（每个抗体6到10次），这导致在体内被快速清除。

　　利用ASGPR的双功能小分子eTPD技术也在发展，如MoDE（已被授权给Biohaven）、ATAC（ASGPR Targeting Chimeras，由Avilar Therapeutics开发）。其中，ATAC使用的高亲和力单齿ASGPR靶向部分比tri-GalNAc小三到四倍。由于ASGPR是一种肝脏特异性溶酶体靶向受体，因此，相比LYTAC（CI-M6PR在多种细胞中广泛表达），ATAC技术能够以限制细胞类型的方式降解胞外蛋白，有潜在的安全性优势。

　　——Apt-LYTAC——

　　最近也有研究小组报道了基于小适配体（8–25 kDa）的ASGPR衔接器，该技术被称为Apt-LYTAC。研究小组将tri-GalNac连接到可溶性生长因子PDGF和膜受体PTK7的适配体的5 '端，并证明，在HepG2细胞中，大约50%的标记PDGF在4小时内被降解。显微研究显示，结合PDGF的Apt-LYTAC可以被运送到溶酶体中。研究同时证明，利用Apt-LYTAC，HepG2细胞上的膜受体PTK7被降解了50%。

　　3、基于跨膜E3连接酶的eTPD

　　——AbTAC——

　　除了细胞质中的600-700个E3链接酶（含RING结构域），还有30多个跨膜E3连接酶存在。该家族中的RNF43已被用于开发AbTAC（本质是一种双抗）。研究显示，AbTAC能够通过招募膜结合E3连接酶RNF43降解PD-L1（推荐阅读：新版PROTAC技术，成功降解PD-L1）。此外，也有研究表明，AbTAC可以降解EGFR。

　　——PROTAB——

　　2022年9月，来自基因泰克的科学家在Nature杂志报道了一种类似的PROTAB技术。作为概念验证，研究人员首先开发了靶向IGF1R的PROTAB。研究设计的PROTAB是一种双抗，结构一端靶向IGF1R，另一端靶向RNF43或ZNRF3（也是一种膜结合E3连接酶）的N端糖蛋白D（gD）。将该PROTAB加入表达RNF43或ZNRF3细胞中，细胞表面的IGF1R被有效降解。研究进一步评估了PROTAB技术的通用性，并证明该技术可以导致HER2、PD-L1显著降解。这些结果证明了PROTAB技术可有效降解多种热门细胞表面靶点。（推荐阅读：Nature：PROTAC之后，PROTAB来了）

　　——REULR——

　　2023年4月，来自斯坦福大学的科学家发布了一种基于纳米抗体（nanobody ，VHH） 的降解工具箱，称为REULR（Receptor Elimination by E3 Ubiquitin Ligase Recruitment，具有双特异性VHH结构域）。具体来说，研究设计了针对5种跨膜E3连接酶（RNF128、RNF130、RNF167、RNF43和 ZNRF3）的纳米抗体，并证明这种双功能REULR分子可以通过诱导接近来加强跨膜E3连接酶与多种疾病相关靶受体(EGFR、EPOR和PD-1)的相互作用，从而在不同水平上有效清除靶受体。研究人员认为，VHH REULR尺寸更小，理论上具有肿瘤穿透的优势，但也更容易通过肾脏过滤被清除。目前，名为InDuPro的初创公司正在推动REULR技术的转化。

　　4、基于细胞因子和生长因子循环受体的eTPD

　　——KineTAC——

　　许多细胞因子和白细胞介素可以通过其受体进入溶酶体并被降解。2022年9月，Katarina Pance等人在Nature Biotechnology杂志上发表研究成果，报道了一种利用诱饵循环受体CXCR7将细胞膜及细胞外靶蛋白运送至溶酶体实现降解的新型降解剂，即细胞因子受体靶向嵌合体（cytokine receptor-targeting chimera，KineTAC）技术。