释放靶向蛋白质降解的潜力
在新型疗法领域，靶向蛋白降解意外地成为一项颠覆性技术，将原本“不可成药”的蛋白转化为可行的治疗靶点。通过劫持细胞固有的泛素-蛋白酶体系统（UPS），诸如蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）和分子胶等技术能够精确标记并破坏难以捉摸的致病蛋白，从而实现了从单纯抑制到彻底清除的范式转变。以往缺乏传统结合口袋的不可成药靶点，现在可以被标记并拖拽至细胞内进行降解。
目前，已有超过40种靶向蛋白降解剂（PROTAC）进入临床试验阶段，预计今年将有首批药物获批。2024年，全球靶向蛋白降解（TPD）市场规模为5.444亿美元，预计到2030年将飙升至16亿美元，这主要得益于其在肿瘤学、神经退行性疾病、免疫学、炎症及其他治疗领域的巨大潜力。然而，尽管发展势头强劲，但在临床前开发阶段，从初始结合验证到最终降解效果之间仍然存在一个关键瓶颈。溶解度差、细胞渗透性有限以及口服生物利用度低等问题，对TPD治疗策略构成了重大挑战。此外，克服脱靶降解或连接酶饱和等可能损害泛素-蛋白酶体系统（UPS）的问题，也是研究的重点。
从基于占位率的靶向到基于事件的靶向：蛋白质靶向的革命
传统小分子药物的作用机制是基于占据率，其疗效取决于与靶点活性位点的持续结合，这往往会导致抑制不完全，并在癌症等复杂疾病中产生耐药性。相比之下，PROTACs等事件驱动型药物通过将靶蛋白与细胞的天然降解机制连接起来，标记靶蛋白使其在蛋白酶体中降解。分子胶水也是能够触发泛素-蛋白酶体系统（UPS）的小分子，它们通过增强蛋白质间的亲和力，有效地“粘合”蛋白质，从而调节细胞内的蛋白质-蛋白质相互作用。
事件驱动的 TPD 方法可能特别有益，因为 80-90% 的蛋白质组被认为无法通过传统方法进行药物靶向——这些靶点包括转录因子、激素受体和支架蛋白，这些蛋白通常与癌症和中枢神经系统疾病有关。
缺失的桥梁：为什么综合检测对 PROTAC 的成功至关重要
从发现靶点到选择候选药物，整个过程需要对整个级联进行严格研究：结合、泛素化和降解。
对于PROTACs而言，构效关系研究远比传统小分子抑制剂更具挑战性，因为其生化和细胞层面的数据联系仍不明确。蛋白质印迹法可以评估降解效率，但靶点结合与降解之间存在着巨大的“桥梁缺失”。PROTACs的复杂性要求开发出能够有效连接这些数据点的可靠检测方法。
PROTAC 开发中一个常见的陷阱是筛选过程的碎片化和不完整。通常，科学家首先通过表面等离子共振 (SPR) 或荧光偏振等占有率分析来确认 PROTAC 是否与靶蛋白结合，然后直接评估其在细胞或模型中的整体降解效率。这种做法忽略了机制验证这一基础性的“桥梁”：泛素化是否高效？PROTAC 是否能透过细胞膜？其动力学和脱靶效应如何？缺乏这些关键信息会导致大量假阳性结果，因为分子可能结合但无法诱导完整的泛素-蛋白酶体系统 (UPS) 过程，从而导致降解效果不佳或产生毒性。
我们的 PROTAC 评估平台涵盖了我们定义的“PROTAC 的 11 个关键问题”。每个问题都针对 PROTAC 生物活性或特性的一个关键方面，从而缩小了 PROTAC SAR 研究的挑战范围。
ChemPartner 的 UPS 检测平台通过检测 11 个关键步骤填补了这一空白，弥合了通常的差距，并确保对降解途径的每个步骤进行研究。从第一步开始，我们采用高通量结合实验来验证 PROTAC 与靶标的结合。接下来，我们的基础桥梁建立在 6 个步骤之上，以验证高效的泛素化和细胞渗透性：
- （Q2）我们通过二元复合物形成试验证实 PROTAC 与 E3 连接酶结合，并通过化合物抑制试验得出 Kd 值和 IC50。
- （Q3）PROTAC参与三元复合物的形成是通过我们专门的检测方法进行评估的，该方法分析复合物必要元素的结合。
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- （Q4）然后利用酶分析来确认目标蛋白是否泛素化。
- （Q5）泛素化效率是通过酶促测定和蛋白质印迹分析来确定泛素化靶蛋白的比例。
- （Q6）利用酶促分析来鉴定连接类型和参与形成链的目标蛋白上的特定赖氨酸残基，从而确定目标蛋白的泛素化谱。
- （Q7）最后一个关键问题——PROTAC 是否具有细胞渗透性——通过细胞摄取试验和 NanoBRET 试验来确认靶点结合情况。
接下来的三个步骤旨在确认靶蛋白在细胞内是否被降解，其中包括研究靶蛋白降解动力学的实验。此步骤采用多种方法，包括蛋白质印迹法（Western Blot）、HiBiT 检测以及基于细胞的 ELISA 和 HTRF 检测。此外，我们还利用定量蛋白质组学分析建立细胞降解谱，并尝试找出任何可能的脱靶降解。最后，我们通过多组分析完成细胞研究，这些分析包括细胞生长、细胞毒性、细胞凋亡、细胞周期、蛋白质磷酸化和报告基因检测。
最后，我们进行体内疗效和药理学/药代动力学研究，以在动物身上测试该疗法。
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这种端到端的方法已被证明极具价值，例如，它可以避免泛素化分析不完整，从而防止后续出现问题。通过弥合这些差距，ChemPartner 可以降低您的研发管线风险，将潜在的 PROTAC 转化为可靠的候选药物。
共创TPD的未来：与ChemPartner携手合作
随着PROTACs有望重新定义癌症疗法，以及分子胶剂的应用范围扩展至中枢神经系统适应症，像ChemPartner的UPS检测平台这样的综合性临床前平台对于将创新转化为实际应用至关重要。我们以事件驱动的检测方法不仅能够验证机制，还能优化先导化合物以提高临床成功率，攻克传统药物无法触及的“不可成药”靶点。无论您是致力于推进肿瘤降解剂的研发，还是探索表观遗传胶剂，ChemPartner都将是您值得信赖的合作伙伴，共同将靶向蛋白降解的概念转化为具有临床应用价值的治疗药物。
参考书目
Grand View Research。《靶向蛋白质降解市场 | 行业报告，2030》。网址：https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/targeted-protein-degradation-market-report。访问日期：2025年8月25日。
Zhao L, Zhao J, Zhong K, Tong A, Jia D. 靶向蛋白降解：机制、策略及应用. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):113. 发表于2022年4月4日. doi:10.1038/s41392-022-00966-4
Brodermann MH、Henderson EK、Sellar RS. 靶向蛋白降解在癌症治疗和研究中的新兴作用。病理学杂志。2024;263(4-5):403-417。doi:10.1002/path.6301