目前的研究已經揭示了大量致病蛋白質靶點，這些致病蛋白的異常蓄積和毒性可能直接導致許多疾病，例如神經退行性疾病和2型糖尿病。傳統的基於抑制劑識別的藥物發現策略受到靶標蛋白特定的可利用的結合位點的要求，而這些結合位點的佔有率直接影響到它們的功能。由於這些要求，幾乎所有與疾病相關的支架蛋白、轉錄因子和其他非酶蛋白基本上都不能用抑制劑的方法開發藥物。

解決這一問題的一個想法是加強蛋白質質量控制系統，以便這些無法下藥的致病蛋白質可以被糾正或消除。例如，透過以分子伴侶為靶點的小分子重塑蛋白平衡網路或誘導應激反應，可能會減少動物模型中多種疾病相關蛋白的聚集和毒性。此外，自噬的誘導可能為許多可能由致病蛋白引起的神經退行性疾病提供一種潛在的治療策略。雖然這些方法在治療多種疾病方面有潛力，但它們會誘導體內所有的細胞變化，因此可能會產生廣泛的非特異性影響，或者誘導強大的代償機制，抵消它們的有益影響。

一種更具體的策略是選擇性地降低致病蛋白的水平。一種可能的方法是基因治療：分別透過以核酸為基礎的RNA或DNA靶向試劑，如反義寡核苷酸和基因組編輯試劑，使基因沉默(圖1A)。儘管前景看好，但這種方法面臨著一些關鍵挑戰。因為它們是大的生物分子，基因治療試劑很難輸送，特別是對神經系統疾病，而且價格會十分昂貴。

圖1. 選擇性蛋白質降解技術

小分子誘導的蛋白降解是選擇性降低致病蛋白水平的一種有吸引力的方法，可以滿足巨大的未得到滿足的醫療需求。已經建立了幾種新的方法來實現這一目標。

小分子誘導的選擇性蛋白質降解技術：HYT，PROTAC

小分子能夠透過新增被降解機制識別的標籤來誘導目標感興趣的蛋白(POI)的選擇性降解。在2011-2012年間，研究人員報告了小分子疏水標籤(HYT)誘導的POI降解。HYT是由一個疏水片段和一個與POI結合的配體組成的分子實現的。因此，HYT分子與POI結合，並在其上新增疏水片段，導致熱休克蛋白的識別和招募，隨後蛋白酶體降解（圖1B）。雖然HYT是一個有趣的概念，但它還沒有得到廣泛應用。

目前，小分子誘導蛋白質降解的主流方法是蛋白質水解靶向嵌合體(PROTAC)技術，它提供了一種有效的策略來降解不可用藥的POI，並得到了廣泛的研究。PROTAC分子是將POI拴在特定的E3連線酶亞單位上，以增強POI的泛素化，導致其隨後被蛋白酶體降解(圖1C)。

致力於PROTAC蛋白降解療法的Arvinas公司，近日公佈了其PROTAC蛋白降解劑ARV-471和ARV-110的最新臨床結果，初步臨床結果十分可喜。ARV-471是一款靶向雌激素受體（ER）的蛋白降解劑，一期臨床試驗資料顯示，在接受過多種前期療法的ER+/HER2-晚期或轉移性乳腺癌患者中，ARV-471能夠顯著降低患者腫瘤組織中的ER表達水平，雌激素受體平均下調62%，最高下調90%，有成為”Best-in-class”的ER降解劑藥物的潛力（圖2）。

圖2. ARV-471 降解ER最高達90%

雖然PROTAC領域正在蓬勃發展，但也發現了一些潛在的限制：PROTAC分子通常具有高分子量(>800 Da)和相對較高的極性表面積，可能導致溶解度低、細胞通透性差、口服生物利用度和血腦屏障穿透性低。PROTAC的作用依賴於特定的E3連線酶亞單位，因此受到其表達的影響，從而將其應用於特定的細胞型別。對特定E3連線酶亞單位的依賴也可能導致PROTAC治療後癌細胞產生耐藥性。

誘導蛋白質降解的溶酶體降解途徑的新概念：LYTAC，AUTAC，ATTEC

儘管PROTAC技術非常有前途，但它對特定E3連線酶表達和蛋白酶體途徑的依賴可能會限制其在特定細胞型別或蛋白酶體耐藥蛋白方面的潛在應用。

最近出現了關於溶酶體降解途徑的新技術：LYTAC，AUTAC，ATTEC技術，它們是一種獨立於蛋白酶體的主要降解途徑（圖3）。溶酶體降解途徑包括內體/溶酶體途徑和自噬途徑。內體/溶酶體途徑涉及幾個膜結合的細胞內隔室的順序處理：內吞的物質被結合，並透過早期的內體、內體載體小泡、晚期的內體和溶酶體進行隨後的水解。自噬途徑始於一種被稱為吞噬載體的孤立的膜結構，該結構來源於脂質雙層和脂化的LC3蛋白。這種吞噬體會膨脹，吞噬細胞內的貨物(自噬底物)，包括蛋白質和其他生物分子，甚至細胞器，從而將它們隔離在一個叫做自噬小體的雙層小泡中。裝載的自噬體會隨著蛋白的降解而成熟。因此，內體/溶酶體途徑和自噬途徑能夠降解靶物質。

圖3. 溶酶體降解技術

LYTAC(溶酶體靶向嵌合體)技術

LYTAC(溶酶體靶向嵌合體)技術是利用內酶體/溶酶體途徑降解POI的一種很有前途的策略。LYTAC分子可以作用於細胞外蛋白和膜結合蛋白，如EGFR。這些型別的蛋白質通常對PROTAC具有耐藥性，PROTAC主要針對細胞內的蛋白質。LYTAC分子由針對特定POI的抗體組成，20-或90-聚體的甘露糖-6-磷酸(M6P)共價連線到該抗體上。M6P是一種糖鏈，透過與陽離子無關的M6P受體(CI-M6PR)結合，靶向蛋白質進行降解。因此，M6P結合的抗體，即LYTAC分子，被這個內源性系統識別，用於糖基化蛋白的溶酶體降解，並將多糖與POI一起帶到溶酶體進行降解（圖3A）。

LYTAC技術的優點是能夠降解胞外和膜相關的POI，並利用普遍表達的內源性降解途徑。主要的限制是LYTAC分子相對較大，因此失去了小分子藥物所希望的性質。

自噬靶向嵌合體(AUTAC)技術

自噬靶向嵌合體(AUTAC)的設計與PROTAC技術相似。AUTAC和PROTAC分子都透過泛素化發揮作用。然而，AUTAC分子不是將POI拴在E3連線酶亞單位上並觸發K48多泛素化，而是觸發K63多泛素化，K63多泛素化被選擇性的自噬途徑識別，導致靶POI的降解。AUTAC分子包含降解標籤(鳥嘌呤衍生物)和POI配體以提供靶標特異性。降解標籤模仿S-鳥苷酸，即用8-硝基-cGMP或類似化合物處理形成的Cys-cGMP的翻譯後修飾（圖3B）。研究顯示AUTAC分子能夠降解POI和細胞器，如受損的線粒體。對於AUTAC，其作用機制尚不清楚，特別是關於S-鳥苷酸是如何誘導K63多泛素化的。這可以透過識別這種修飾的蛋白質的相互作用組或者透過生化篩選S-鳥苷酸誘導的K63多泛素化的修飾物來解決。

自噬-栓系複合物(ATTEC)

自噬-栓系複合物(ATTEC)的技術是一種利用自噬來降解POI的更直接的策略。與PROTAC和AUTAC不同，ATTEC分子不依賴泛素化。ATTEC分子透過直接結合POI和關鍵的自噬小體蛋白LC3將POI與自噬小體捆綁在一起（圖3C）。一項概念驗證研究建立了一種高通量篩選策略，以確定針對突變HTT蛋白的化合物，突變HTT蛋白是一種導致亨廷頓病(HD)的蛋白，具有擴充套件的聚谷氨醯胺(PolyQ)。研究表明，這些化合物在細胞和動物模型中都能降解mHTT，並能挽救HDR相關表型。ATTEC分子還能夠降解其他引起PolyQ蛋白的疾病，例如引起脊髓小腦性共濟失調III型的突變型ATXN3。一些ATTEC分子能夠透過血腦屏障，並在約100 nm的濃度下發揮作用，這為藥物發現提供了別緻的切入點。

ATTEC分子透過直接與自噬蛋白LC3相互作用，繞過泛素化過程，具有很大的潛力降解不同型別的靶標，包括自噬識別的非蛋白質貨物，如DNA/RNA分子，受損的細胞器等。但AUTAC是否影響全身自噬還有待闡明，以避免功能蛋白和細胞器的非特異性降解。

除了最近火熱的PROTAC技術及其進一步發展之外，最近還發展了新興的LYTAC，AUTAC，ATTEC溶酶體降解新技術。雖然每種方法都有其優點和侷限性，新興的降解劑技術也還處於初級階段，需要解決一些關鍵問題，但它們極大地擴充套件了降解劑技術的潛在應用，並可能在靶向降解領域開闢新的療法。

參考出處

1.Emerging new concepts of degrader technologies.

2.Lysosome-targeting chimaeras for degradation of extracellular proteins

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