文献分享| Nature |转铁蛋白受体靶向嵌合体用于膜蛋白降解

健康   2024-10-16 20:40   中国  
膜蛋白在细胞功能中起着至关重要的作用,但它们的功能异常或过度表达常常与多种疾病相关,尤其是癌症。目前,针对膜蛋白的治疗方法主要依赖于小分子抑制剂和基因编辑技术,但这些方法存在选择性差、副作用大等问题。因此,开发能够高效、特异性地降解膜蛋白的新技术成为了一个重要的研究方向。Dana-Farber癌症研究中心/哈佛大学医学院周昕团队开发了一种基于转铁蛋白受体(Transferrin Receptor, TfR)的新型技术——转铁蛋白受体靶向嵌合体(Transferrin Receptor Targeting Chimeras, TransTACs),该技术在癌症治疗中展现出巨大的潜力。

癌细胞为了快速增殖,需要大量的铁离子,这导致细胞表面转铁蛋白受体(TfR)的显著上调。TfR通过与铁载体蛋白(transferrin)结合,介导铁离子的内吞作用。利用这一现象,研究者们开发了TransTACs,以实现对特定膜蛋白的高效降解。具体来说,TransTACs能否通过靶向TfR,实现对多种膜蛋白的选择性降解,并在体内表现出良好的抗肿瘤效果,是本研究的核心科学问题。

TransTACs的一端是一个能够与TfR特异性结合的配体,通常是一个单克隆抗体或合成的多肽。目标蛋白结合域:另一端是一个能够识别并结合目标膜蛋白的单克隆抗体或其他蛋白质结构域。
TransTACs通过其TfR结合域与细胞表面的TfR结合,利用TfR的高效内吞作用,将TransTACs及与其结合的目标膜蛋白一起内吞进入细胞。内吞后的复合物被运输到溶酶体中,目标膜蛋白在溶酶体的酸性环境中被降解,从而实现对目标蛋白的去除。

研究者使用多种细胞系(如A549和PC9肺癌细胞系)测试了TransTACs对EGFR、PD-L1、CD20和CAR等膜蛋白的降解效果。结果显示,TransTACs能够高效地降解这些膜蛋白,且降解效率不受目标蛋白结构和功能的影响。通过MTT实验和流式细胞术评估了TransTACs的细胞毒性,发现其在正常细胞中的毒性较低,显示出良好的选择性。

研究者在携带EGFR突变(exon 19 deletion/T790M/C797S)的肺癌小鼠模型中测试了TransTACs的抗肿瘤效果。结果显示,TransTACs能够显著抑制肿瘤生长,且未观察到明显的毒副作用。

该工作的研究特色在于:高效内吞,TfR的高效内吞作用使得TransTACs能够迅速将目标膜蛋白带入细胞内,实现快速降解。广泛的适用性,TransTACs能够降解多种结构和功能不同的膜蛋白,显示出该技术的通用性和模块化特点。癌症特异性,由于癌细胞中TfR的高表达,TransTACs在癌细胞中的选择性更高,降低了对正常细胞的毒性。潜在的临床应用,TransTACs在EGFR突变型肺癌中的成功应用,为解决EGFR耐药问题提供了新的思路,未来有望在临床上实现更广泛的应用。

本文介绍的TransTACs技术为膜蛋白的靶向降解提供了一种创新的解决方案。通过利用TfR的高效内吞作用,TransTACs能够在细胞内有效地降解目标膜蛋白,从而为癌症等疾病的治疗开辟了新的途径。未来,随着这一技术的不断优化和完善,有望在临床上实现更广泛的应用。

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07947-3


撰稿:TH
校对:TH
编辑:TH


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