細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)是生命活動的核心保障，而泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）作為這一平衡的“清道夫”，承擔著80%-90%的蛋白降解任務。其精密運作依賴于泛素化標記的級聯(lián)反應：E1激活酶將泛素分子活化，經(jīng)E2結(jié)合酶傳遞至E3連接酶，最終由E3識別靶蛋白并完成泛素鏈修飾，標記后的蛋白被蛋白酶體識別并降解。這種高度特異性的調(diào)控機制，源于600余種E3連接酶對靶蛋白“降解子”（degrons）的精準識別，例如缺氧誘導因子HIF-1α在有氧條件下，會被VHL E3連接酶捕獲并降解，而缺氧環(huán)境則使其逃逸降解以啟動應激通路。當這種平衡被打破，致癌蛋白的異常累積或抑癌蛋白的過度降解便會誘發(fā)疾病，這正是靶向蛋白降解（TPD）技術(shù)的切入點：通過重編程UPS的靶向特異性，人為引導E3連接酶對病變蛋白進行降解，為癌癥等難治性疾病提供了全新的干預思路（圖1）。
圖1.泛素-蛋白酶體系統(tǒng)
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1、TPD技術(shù)模式的演變
TPD技術(shù)的發(fā)展歷程，是一場對UPS機制的逐步解鎖與創(chuàng)造性應用。早期的探索聚焦于蛋白水解靶向嵌合體（PROTACs），這類雙功能分子通過化學 linker將靶蛋白配體與E3連接酶配體串聯(lián)，形成“橋梁”促使兩者靠近，進而觸發(fā)泛素化。一個PROTAC分子可介導多個靶蛋白的降解，這使得亞化學計量濃度即可起效，如VHL依賴的BRD4降解劑MZ1通過自身折疊形成穩(wěn)定三元復合物，對靶蛋白的清除效率遠超傳統(tǒng)抑制劑。另外，PROTAC技術(shù)靶譜廣泛，針對ER、AR、KRAS和TRK等重要癌基因的降解劑已進入臨床II期及以上階段，其中ARV-471在ER+乳腺癌中展現(xiàn)出持續(xù)應答，已經(jīng)申報NDA，有望成為首個獲批的PROTAC藥物（表1）。
表1 全球處于臨床II期及以上階段的PROTAC
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與PROTACs不同，分子膠降解劑（MGDs）的發(fā)現(xiàn)帶有更多偶然性，沙利度胺及其衍生物便是典型代表，它們無需直接連接靶蛋白與E3連接酶，而是通過結(jié)合CRBN E3連接酶誘導其構(gòu)象變化，增強對IKZF1/3等轉(zhuǎn)錄因子的親和力，最終啟動降解。如今，結(jié)構(gòu)生物學的進步已讓MGDs從“意外發(fā)現(xiàn)”走向理性設(shè)計，例如通過解析CRBN與靶蛋白的結(jié)合界面，優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)以提升降解特異性。值得注意的是，目前全球已有沙利度胺、來那度胺和泊馬度胺3款分子膠藥物獲批上市，還有7款在研的分子膠藥物處于臨床II及以上階段（表2）。
表2 全球處于臨床II期及以上階段的MG
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近年來，新興技術(shù)模式正不斷拓展TPD的邊界（圖2）。間接降解劑另辟蹊徑，不直接橋接靶蛋白與E3連接酶，而是招募靶蛋白的天然互作因子實現(xiàn)降解，如CR8通過激活CDK12，間接促使cyclin K被UPS識別（圖2a）；分子內(nèi)雙價膠（IBGs）則通過連接靶蛋白的兩個結(jié)構(gòu)域，誘導其構(gòu)象改變以暴露降解子，如IBG1橋接BRD4的兩個溴結(jié)構(gòu)域，使其被DCAF16識別，這類分子無需依賴E3配體，突破了優(yōu)質(zhì)配體稀缺的瓶頸（圖2b）。此外，“降解尾”策略通過在現(xiàn)有配體上添加親電或疏水基團，利用靶蛋白與E3連接酶的天然表面互補性實現(xiàn)共價結(jié)合，為快速開發(fā)新降解劑提供了便捷路徑，如MMH2的丙烯酰胺尾可增強與靶蛋白的特異性作用（圖2c）。這些技術(shù)的迭代，不僅豐富了TPD的“武器庫”，更打破了傳統(tǒng)分類的界限，推動降解機制向更靈活、更精準的方向發(fā)展。
圖2.新型降解劑模式
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2、臨床轉(zhuǎn)化的破局與困境
TPD技術(shù)從實驗室走向臨床的過程，既展現(xiàn)了革命性潛力，也暴露了現(xiàn)實挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)小分子抑制劑依賴靶蛋白的活性口袋，而TPD通過蛋白-蛋白相互作用實現(xiàn)降解，使得MYC、β-連環(huán)蛋白等缺乏明確結(jié)合位點的靶點不再“無藥可及”。在選擇性方面，三元復合物的形成依賴于靶蛋白與E3連接酶的獨特界面，這種特異性遠超傳統(tǒng)配體，如SD-36僅降解STAT3而不影響同源蛋白STAT1/4，極大降低了脫靶毒性。另外，組織特異性E3連接酶的分布則為精準治療提供了天然優(yōu)勢，例如VHL在血小板中低表達，使得VHL依賴的BCL-XL降解劑DT-2216既能殺傷癌細胞，又避免了血小板減少的副作用。
圖3.蛋白降解劑的臨床優(yōu)勢
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然而，臨床轉(zhuǎn)化的道路并非坦途。藥代動力學難題首當其沖：PROTACs的雙功能結(jié)構(gòu)常導致溶解度低、清除率高，盡管部分分子通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化實現(xiàn)了口服生物利用度，但“鉤效應”仍困擾著體內(nèi)效率。耐藥性機制的多樣性同樣棘手，E3連接酶突變（如CRBN失活）、靶蛋白結(jié)合位點改變、藥物外排泵上調(diào)等，都可能導致降解失效，這要求研發(fā)者通過交替使用不同E3依賴的降解劑或聯(lián)合療法來應對。脫靶降解引發(fā)的毒性更需警惕，沙利度胺類似物因誘導SALL4降解導致致畸性的教訓表明，即使是高選擇性分子，也可能因未知的蛋白-蛋白相互作用產(chǎn)生風險，這對早期篩選提出了更嚴苛的要求。
3、理性設(shè)計與跨界融合
TPD技術(shù)的下一次飛躍，將依賴于多學科的深度融合與技術(shù)工具的革新。人工智能正成為設(shè)計的“加速器”，AlphaFold3等模型可預測E3連接酶與靶蛋白的相互作用界面，結(jié)合高通量篩選技術(shù)，大幅縮短降解劑的研發(fā)周期；SuFEx點擊化學等合成方法則實現(xiàn)了降解劑庫的快速構(gòu)建，為苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)提供了高效途徑（圖4）。結(jié)構(gòu)生物學的進步，尤其是冷凍電鏡對三元復合物的原子級解析，讓設(shè)計從“盲目試錯”轉(zhuǎn)向“精準調(diào)控”，例如通過穩(wěn)定CRBN的“閉合構(gòu)象”增強對特定靶蛋白的降解效率。這些技術(shù)的結(jié)合，正在推動TPD從“經(jīng)驗驅(qū)動”走向“理性設(shè)計”。
圖4.SuFEx反應及其在藥物設(shè)計中的應用
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更廣闊的應用場景也在逐步顯現(xiàn)。TPD原理正被拓展至蛋白重定位、轉(zhuǎn)錄重塑等領(lǐng)域，如TCIPs通過招募轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控致癌基因表達，展現(xiàn)出超越降解的多維潛力；在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，降解異常聚集的tau蛋白或α-突觸核蛋白的嘗試已進入臨床前研究，為神經(jīng)退行性疾病治療開辟新路徑。隨著技術(shù)的成熟，TPD不僅將重塑癌癥治療的格局，更可能成為干預多種蛋白異常相關(guān)疾病的通用策略。
結(jié)語
從沙利度胺的致畸性意外揭示分子膠機制，到PROTACs從概念走向臨床，TPD技術(shù)的發(fā)展印證了基礎(chǔ)研究向臨床轉(zhuǎn)化的曲折與突破。未來，如何平衡療效與安全性、突破耐藥性瓶頸、拓展應用邊界，將是研究者面臨的核心挑戰(zhàn)。但可以確定的是，在重編程UPS靶向特異性的道路上，每一步進展都在重新定義人類對抗疾病的能力。
參考資料
1、https://www.nature.com/articles/s41568-025-00817-8
2、https://www.grandviewresearch.com/market-trends/molecular-glues-approved-drugs-pipeline-analysis
3、https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.4c02112
4、https://www.nature.com/articles/s41573-021-00371-6
5、https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0165614723000603
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