大家好，今天为大家推荐一篇发表在Nature Communication上的论文，题目为“CYpHER: catalytic extracellular targeted protein degradation with
high potency and durable effect”，通讯作者是来自美国Blaze生物技术公司的高管Nairn，她的研究方向主要是蛋白质和多肽类药物的开发。
传统的蛋白抑制剂通过药物小分子等针对单个蛋白活性位点进行阻断，但对于多种致病机制的靶标蛋白疗效较弱。近年来，靶向蛋白降解（TPD）出于其能够直接清除病原蛋白的优点而备受青睐。目前而言，TPD的主流方法包括以蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）为代表的招募E3泛素连接酶进而利用泛素蛋白酶体系统进行降解的策略，和以溶酶体靶向嵌合体（LYTAC）为代表的利用内吞摄取进入溶酶体途径进行降解的策略。但其也分别存在缺点，例如PROTAC方法在寻找靶标组织中有功能性的E3连接酶时较为困难，而LYTAC方法中的药物分子将伴随靶蛋白一起在溶酶体中被消化，对其药物用量提出了更高的要求。本文中描述了一种pH依赖性的蛋白降解策略，能够很好地规避上述问题并实现催化性的靶标降解功能。其灵感来自转铁蛋白受体（TfR）的工作原理：当结合有铁离子的转铁蛋白和TfR结合后，会被内吞进入细胞，在环境pH降低至5.5时，转铁蛋白一端释放铁离子但仍保持和TfR的结合，随后它们将一起回到细胞表面继续摄取铁离子。整个循环过程不超过20分钟，远小于蛋白质的整个生命周期，因此可以实现单个分子对多个靶标的清除。而肿瘤细胞表面往往会过表达TfR，利用这些特性，设计偶联分子CYpHER，降解癌细胞表面受体进而实现肿瘤治疗。首先，作者分别对已有的蛋白结合结构域（binder）进行氨基酸突变筛选，以实现在不同pH条件下靶向蛋白的binder和TfR的binder具有不同的结合能力。随后，作者分别以PD-L1和EGFR两种受体蛋白作为靶标，测试CYpHER系统的降解能力。通过荧光共聚焦成像和流式细胞术来观察靶标是否得到降解。实验结果显示，在给药后20分钟内就表现出明显的内吞活性，在停止给药24小时后仍能观察到药物效用，同时，在内源性配体存在的条件下，也不会表现出明显的竞争性抑制效果。这些都证明了药物的快速生效性和高催化活性。最后，作者将这一策略用于治疗小鼠体内肿瘤，在多次给药后通过WB和免疫组化的方法评判治疗效果，发现EGFR受体表达量减少，同时免疫组化方法显示肿瘤面积减小，证明了治疗的有效性。总而言之，本文开发了一种具有良好的催化性能和高效持久的pH响应型靶向蛋白降解的方法，有望对复杂疾病的治疗提供指导。原文链接： https://www.nature.com/articles/s41467-024-52975-2文章引用：10.1038/s41467-024-52975-2
