誘導(dǎo)鄰近治療模式：從分子膠到雙功能分子

2026-04-17 17:18

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引言

傳統(tǒng)的小分子藥物發(fā)現(xiàn)一直由占據(jù)驅(qū)動藥理學(xué)主導(dǎo)，即抑制劑或激動劑直接結(jié)合目標(biāo)靶點。盡管這種方法產(chǎn)生了許多療法，但據(jù)估計約80%的蛋白質(zhì)缺乏化學(xué)配體，導(dǎo)致大部分蛋白質(zhì)組無法通過治療手段觸及。針對“不可成藥”蛋白靶點（如缺乏明確的配體結(jié)合口袋或配體結(jié)合位點不在蛋白界面、活性位點等調(diào)控位點的蛋白），一種強大的替代策略——“事件”驅(qū)動藥理學(xué)應(yīng)運而生。該策略通過誘導(dǎo)鄰近，即由小分子或生物制劑誘導(dǎo)兩個大分子復(fù)合化，從而繞過對功能性抑制劑或活性位點結(jié)合劑的需求。

誘導(dǎo)鄰近模式主要分為兩大類：分子膠和雙功能分子，涵蓋小分子和生物制劑。歷史悠久的分子膠（如沙利度胺、環(huán)孢素A）和新興的雙功能異源分子（如PROTACs）雖然在尺寸和連接子存在性上曾被視為不同，但最近的研究表明，這些化合物存在于一個連續(xù)譜系中，其區(qū)別可能更多取決于它們在蛋白界面的相互作用及誘導(dǎo)的三元復(fù)合物的協(xié)同性。

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一、分子膠：從偶然發(fā)現(xiàn)到理性設(shè)計

1. 定義與分類

“分子膠”一詞最初在1980年代被定義為一種使兩個或多個蛋白聚集在一起的小分子。它是一種單價分子，能夠重塑蛋白表面以增加兩個大分子（如兩個蛋白）的親和力，并根據(jù)招募的大分子對目標(biāo)進行功能調(diào)控。分子膠可以是降解劑、抑制劑或穩(wěn)定劑。

2. 天然產(chǎn)物分子膠

自1980年代環(huán)孢素A（CsA）獲批以來，已有多種分子膠藥物獲批。早期的治療性分子膠CsA和FK506具有免疫抑制特性，結(jié)合親免素，但其機制在獲批后才被完全闡明。1991年，Schreiber和Crabtree發(fā)現(xiàn)CsA和FK506結(jié)合相同的次級結(jié)合伴侶——鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶，并將其從天然磷酸化通路中隔離，引起免疫抑制效應(yīng)。雷帕霉素通過誘導(dǎo)親免素FKBP12與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白形成三元復(fù)合物，抑制mTOR功能，其合成類似物（如依維莫司）顯示出不同的選擇性。紫杉醇則是一種分子膠蛋白-蛋白穩(wěn)定劑，它通過結(jié)合在β-微管蛋白和α-微管蛋白之間來穩(wěn)定微管并誘導(dǎo)凋亡。

3. 合成非降解性分子膠

合成分子膠也可通過抑制或穩(wěn)定機制發(fā)揮作用。阿那格雷臨床獲批用于血小板疾病，它穩(wěn)定cAMP磷酸二酯酶PDE3A與RNase SLFN12之間的天然相互作用。曲美替尼臨床獲批用于癌癥，它穩(wěn)定MEK1/2激酶與激酶RAS抑制劑（KSR）的相互作用。RMC-6236則通過招募KRAS(ON)至親環(huán)素A（CypA）來抑制RAS。

4. 合成分子膠降解劑

合成分子膠降解劑的發(fā)現(xiàn)最初是偶然的。沙利度胺直接結(jié)合cereblon（CRBN），誘導(dǎo)CRBN與Ikaros蛋白家族成員產(chǎn)生新相互作用，促進其泛素化和降解。結(jié)構(gòu)研究闡明了IMiDs（沙利度胺類似物）的谷氨酰胺部分作為主要藥效團，在CRBN的淺疏水口袋中結(jié)合，涉及三個關(guān)鍵色氨酸殘基。新一代IMiDs（如Iberdomide和Mezigdomide）含有新的化學(xué)部分，使CRBN能夠從開放的非活性構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)榉忾]的活性構(gòu)象，從而增強降解活性。Indisulam誘導(dǎo)RNA結(jié)合蛋白RBM39通過DCAF15復(fù)合化降解。UM171則通過獨特的機制降解轉(zhuǎn)錄共抑制因子CoREST。

5. 分子膠的理性設(shè)計

盡管理性設(shè)計分子膠比占據(jù)驅(qū)動方法更具挑戰(zhàn)性，需要深入理解蛋白-蛋白界面，但已有證據(jù)表明，對抑制劑結(jié)構(gòu)的微小改動可將作用機制從抑制劑轉(zhuǎn)變?yōu)榻到鈩＠纾瑢⒖梢浦驳母获R酸酯“把手”連接到CDK4/6抑制劑上，可誘導(dǎo)蛋白降解。共價配體篩選也已被用于識別E3連接酶的共價招募者。

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二、雙功能誘導(dǎo)鄰近藥物

雙功能化合物由兩個獨立的靶向配體組成，誘導(dǎo)感興趣的細(xì)胞體之間產(chǎn)生鄰近性。

1. 化學(xué)誘導(dǎo)二聚化（CID）‍

1993年，同源二聚體化合物FK1012被證明能誘導(dǎo)FKBP12的二聚化和抑制。Rimiducid被授予孤兒藥資格，作為CAR-T細(xì)胞治療的藥理開關(guān)，通過化學(xué)誘導(dǎo)FKBP-caspase 9融合蛋白的二聚化來誘導(dǎo)快速凋亡。

2. 蛋白降解靶向嵌合體（PROTACs）‍

自2001年引入以來，PROTACs已擴展為一個廣闊的領(lǐng)域和有前景的治療模式。現(xiàn)代小分子PROTACs實現(xiàn)了高效力和靶特異性降解，這得益于IMiDs的發(fā)現(xiàn)和VHL E3連接酶復(fù)合物小分子配體的優(yōu)化。PROTACs能夠催化、亞計量地降解目標(biāo)，實現(xiàn)長時間的活性。

目前已有超過60種單價和雙價藥物處于臨床試驗中，主要針對腫瘤、炎癥和神經(jīng)退行性疾病。ARV-471是一種基于CRBN的PROTAC，靶向雌激素受體，已獲批用于乳腺癌。上圖展示了處于臨床試驗階段的PROTACs化學(xué)結(jié)構(gòu)。

PROTACs還顯示出克服耐藥性的潛力。例如，它們可以降解突變形式的致癌靶點，并且可以將泛抑制劑轉(zhuǎn)化為異構(gòu)體特異性降解劑。然而，耐藥機制（如CRBN功能喪失突變或藥物外排蛋白MRD1的增加）仍需考慮。擴展PROTAC設(shè)計的關(guān)鍵在于招募更多類型的E3連接酶或蛋白酶體核心組件。

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三、超越細(xì)胞內(nèi)靶點的靶向蛋白降解

雖然PROTACs主要針對細(xì)胞內(nèi)蛋白，但溶酶體通路可能更適合于錯折疊蛋白、聚集體、細(xì)胞表面和胞外蛋白的降解。

1. 自噬體-溶酶體途徑

AUTACs：包含一個S-鳥苷化標(biāo)簽，誘導(dǎo)目標(biāo)的K63連接多泛素化，招募至自噬體并在溶酶體降解。

ATTECs：將目標(biāo)（如脂滴）與LC3自噬體蛋白連接，導(dǎo)致目標(biāo)降解。

AUTOTACs：結(jié)合自噬受體p62并招募目標(biāo)，導(dǎo)致p62寡聚化和自噬清除。

ULKRECs：招募自噬體相關(guān)激酶ULK1以誘導(dǎo)目標(biāo)周圍自噬體形成。

相關(guān)機制示意圖展示了這些策略的工作原理。

2. 內(nèi)體-溶酶體途徑

LYTACs：利用甘露糖-6-磷酸（M6P）或三天線N-乙酰半乳糖胺靶向CI-M6PR或ASGPR受體，將抗體識別的目標(biāo)（如PDL1）引導(dǎo)至溶酶體降解。

MoDE-As：利用tri-GalNAc靶向ASGPR，連接小分子降解MIF。

KineTACs：雙特異性工程抗體，包含靶向細(xì)胞因子受體和靶向目標(biāo)蛋白的臂。

Apt-LYTACs：基于適配體的LYTAC，連接tri-GalNAc和適配體以降解目標(biāo)。

PROTABs/AbTACs：雙特異性抗體連接膜結(jié)合E3連接酶（如RNF43）與目標(biāo)進行泛素依賴性降解。

GlueTAC：通過非天然氨基酸將溶酶體分選序列（LSS）共價連接至目標(biāo)。

SignalTAC：將CI-M6PR的LSS與抗體連接以降解目標(biāo)。

下圖詳細(xì)展示了這些內(nèi)體-溶酶體依賴的降解模式。

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四、翻譯后修飾的雙功能調(diào)節(jié)劑

誘導(dǎo)鄰近的概念已被擴展用于開發(fā)通過雙功能生物綴合物或小分子操縱翻譯后修飾（PTM）的方法。

1. 去唾液酸化

HER2抗體曲妥珠單抗綴合唾液酸酶可實現(xiàn)顯著、選擇性的去唾液酸化，誘導(dǎo)自然殺傷細(xì)胞介導(dǎo)的抗體依賴性細(xì)胞毒性。圖6a展示了曲妥珠單抗-唾液酸酶綴合物的作用機制。

2. 靶向蛋白穩(wěn)定化（去泛素化）‍

EnDUBs：工程化去泛素酶，將催化域融合至識別GFP/YFP標(biāo)簽的納米抗體，靶向去泛素化。

DUBTACs：異雙功能小分子，招募去泛素酶OTUB1至目標(biāo)蛋白（如CFTR），導(dǎo)致去泛素化和穩(wěn)定化。圖示展示了DUBTACs與CFTR結(jié)合并去除泛素的機制。

3. 磷酸化調(diào)控

PHICs：磷酸化誘導(dǎo)嵌合小分子，誘導(dǎo)激酶與目標(biāo)蛋白鄰近以促進磷酸化。

PhosTACs：磷酸化靶向嵌合體，招募磷酸酶至目標(biāo)蛋白以促進去磷酸化。例如，PhosTAC誘導(dǎo)EGFR去磷酸化促進癌細(xì)胞凋亡。

AdPhosphatase：利用融合納米抗體的磷酸酶去磷酸化標(biāo)記的目標(biāo)蛋白。

PHORCs：磷酸酶招募嵌合體，連接磷酸酶PP5和磷蛋白ASK1，導(dǎo)致去磷酸化。

RIPR：受體抑制通過磷酸酶招募，雙特異性抗體結(jié)合膜定位磷酸酶CD45和靶點受體PD1，誘導(dǎo)去磷酸化。

4. 糖基化調(diào)控

工程化納米抗體OGT或splitOGA可用于靶向增加或去除目標(biāo)的O-GlcNAc糖基化。雙特異性適配體可誘導(dǎo)β-catenin的糖基化。

5. 乙酰化調(diào)控

Bi-PIP：連接組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶配體和聚酰胺DNA結(jié)合支架，靶向組蛋白乙酰化。

AceTAG：利用異雙功能小分子連接乙酰轉(zhuǎn)移酶配體和FKBP12配體，誘導(dǎo)乙酰化。

ACETAC：無標(biāo)簽小分子異雙功能策略，連接乙酰轉(zhuǎn)移酶配體和突變p53配體，誘導(dǎo)乙酰化。

下圖總結(jié)了這些靶向PTM寫入系統(tǒng)的機制。

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五、蛋白功能的雙功能調(diào)節(jié)劑

1. 靶向蛋白亞細(xì)胞定位

化學(xué)誘導(dǎo)二聚化（CID）系統(tǒng)歷史上被用于選擇性定位融合蛋白。脂肽基異雙功能小分子（利用eDHFR標(biāo)簽和trimethoprim配體）可將標(biāo)記蛋白重定向至質(zhì)膜或內(nèi)膜。靶向重定位激活分子利用核激素受體將目標(biāo)定位入核。無標(biāo)簽小分子方法（如連接FKBP12配體和BRD4配體）也可實現(xiàn)核定位。下圖展示了多種靶向定位的例子。

2. 靶向轉(zhuǎn)錄激活

序列特異性合成轉(zhuǎn)錄延伸因子通過連接DNA結(jié)合支架和轉(zhuǎn)錄激活因子BRD4，激活基因表達。轉(zhuǎn)錄化學(xué)誘導(dǎo)鄰近通過嵌合配體招募轉(zhuǎn)錄激活因子至轉(zhuǎn)錄抑制因子（如BCL6），激活下游基因轉(zhuǎn)錄。下圖展示了靶向轉(zhuǎn)錄激活和細(xì)胞死亡的機制。

3. 靶向細(xì)胞死亡

受調(diào)控的誘導(dǎo)鄰近靶向嵌合體包含廣泛表達的必需蛋白配體和組織特異性表達的靶蛋白配體，誘導(dǎo)鄰近導(dǎo)致必需蛋白隔離和抑制，僅殺死表達靶蛋白的細(xì)胞。下圖展示了RIPTACs的選擇性殺傷機制。

-07-結(jié)語

誘導(dǎo)鄰近模式療法是一個令人興奮且快速增長的領(lǐng)域。分子膠和PROTAC降解劑的臨床成功為控制細(xì)胞過程的新方法鋪平了道路。理性設(shè)計分子膠的挑戰(zhàn)雖大，但通過結(jié)構(gòu)導(dǎo)向藥物設(shè)計和共價配體修飾策略，前景樂觀。擴展靶向蛋白降解至溶酶體通路，使得細(xì)胞表面和胞外蛋白得以被清除。未來，誘導(dǎo)鄰近藥物有望開啟針對既往難治靶點的下一代療法新時代。

參考資料：Induced proximity-based therapeutic modalities. Nat Rev Drug Discov. 2026 Mar;25(3):175-203.

原文標(biāo)題 : 誘導(dǎo)鄰近治療模式：從分子膠到雙功能分子