近日，天津医科大学总医院谢松波教授、钟殿胜教授联合团队在Science Bulletin发表了题为“An engineered DNA aptamer-based PROTAC for precise therapy of p53-R175H hotspot mutant-driven cancer”的研究论文，报道了新型特异性靶向降解p53-R175H突变体的PROTAC，为p53-R175H驱动的癌症精准治疗带来了新的启示。
该研究通过分子模拟方法阐明了p53蛋白热点突变R175H影响蛋白结构的分子基础，随后以模拟结果作为引导，采用迭代突变post-SELEX技术理性设计了靶向p53-R175H突变体的高性能DNA适配体。进一步地，利用该DNA适配体为p53-R175H突变体的配体，开发了一种高效特异降解p53-R175H突变体的PROTAC，并通过体外和体内实验证实了其发挥作用的分子机制和对携带p53-R175H突变癌细胞的杀伤能力。此外，该PROTAC还能显著提高p53-R175H突变体癌细胞对化疗药物的敏感性。
TP53是人类癌症中突变频率最高的基因，其编码的p53蛋白作为转录因子，在调控细胞周期进程、DNA损伤修复、细胞凋亡等方面发挥着重要的作用，是基因组的守护者。R175H热点突变常见于多种癌症类型，包括肺癌、结直肠癌、卵巢癌、乳腺癌等，该突变不仅使p53由抑癌因子转为为促癌因子，还具有负显性（dominant-negative）效应。相比其他突变体，p53-R175H更容易促进肿瘤发生、转移和耐药，使得患者的预期生存更差。但由于缺乏小分子的可成药活性位点，靶向突变体p53一直具有挑战性，目前尚无靶向p53突变体的药物上市。
该团队前期报道了首个能够靶向降解p53-R175H突变体的RNA适配体 PROTAC，但是其生物利用度欠佳导致临床转化应用潜力受限。为了提高适配体的结构稳定性和亲和力，作者首先利用分子模拟方法，阐明了R175H突变体影响p53蛋白结构的分子基础，并以此作为指导，利用迭代突变post-SELEX策略，理性设计了一种高性能的DNA适配体，其对p53-R175H突变体的亲和力和稳定性均显著提高。
随后，作者利用该DNA适配体作为配体，成功地开发了一种新型特异性降解p53-R175H突变体的PROTAC，命名为dp53m。dp53m能够促进E3泛素连接酶CRBN和p53-R175H突变体结合形成三元复合物，进而通过泛素-蛋白酶体途径降解p53-R175H突变体，而对野生型p53蛋白的降解几乎没有影响。体外和体内实验结果显示，dp53m对携带p53-R175H突变的癌细胞具有显著的杀伤活性。此外，dp53m显著提高了突变体癌细胞对化疗药物顺铂的敏感性。
该研究为核酸适配体的理性设计及改造提供了新的思路，并为以核酸适配体为弹头开发“难以成药”靶点或耐药突变体的PROTAC提供了新的策略。dp53m为肿瘤的个体化治疗提供了新的方案，具有较强的临床转化前景。
dp53m介导CRBN和p53-R175H突变体三元复合物的形成从而诱导蛋白靶向降解. (a) 分子动力学模拟分析p53m的结构及其与p53-R175H和CRBN的结合界面; (b) PAGE电泳确认p53m-DA与CRBNL连接成功; (c)微尺度热电泳法测定p53-WT和p53-R175H与dp53m的亲和力; (d) 链霉亲和素下拉试验显示过量的dp53m竞争性结合p53-R175H; (e) 荧光互补实验表明dp53m、CRBN与p53-R175H形成三元复合物; (f, g) AlphaLISA (f)及NanoBRET (g)实验表明dp53m可与CRBN和p53-R175H而不是p53-WT形成三元复合物; (h, i) H1299细胞免疫印迹(h)和定量分析(i)表达p53-R175H可被dp53m降解, 而对p53-WT无影响; (j, k) 免疫印迹(j)和定量分析(k) dp53m发挥作用的时间效应; (l) qPCR分析转染dp53m 24 h后H1299-R175H细胞中p53 mRNA水平; (m, n) PAGE电泳表明dp53m具有很好的血清稳定性
天津医科大学总医院谢松波教授、钟殿胜教授和西浦慧湖药学院吴思晋教授为该文章的共同通讯作者。天津医科大学总医院孔令平、孟凡路及山东师范大学周萍为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金和天津市医学重点学科（专科）建设项目的支持。
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