誘導鄰近治療模式：從分子膠到雙功能分子
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引言
傳統的小分子藥物發現一直由占據驅動藥理學主導，即抑制劑或激動劑直接結合目標靶點。盡管這種方法產生了許多療法，但據估計約80%的蛋白質缺乏化學配體，導致大部分蛋白質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合口袋或配體結合位點不在蛋白界面、活性位點等調控位點的蛋白），一種強大的替代策略——“事件”驅動藥理學應運而生。該策略通過誘導鄰近，即由小分子或生物制劑誘導兩個大分子復合化，從而繞過對功能性抑制劑或活性位點結合劑的需求。
誘導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譜系中，其區別可能更多取決于它們在蛋白界面的相互作用及誘導的三元復合物的協同性。
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一、分子膠：從偶然發現到理性設計
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，并根據招募的大分子對目標進行功能調控。分子膠可以是降解劑、抑制劑或穩定劑。
2. 天然產物分子膠
自1980年代環孢素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，結合親免素，但其機制在獲批后才被完全闡明。1991年，Schreiber和Crabtree發現CsA和FK506結合相同的次級結合伴侶——鈣調神經磷酸酶，并將其從天然磷酸化通路中隔離，引起免疫抑制效應。雷帕霉素通過誘導親免素FKBP12與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白形成三元復合物，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-蛋白穩定劑，它通過結合在β-微管蛋白和α-微管蛋白之間來穩定微管并誘導凋亡。
3. 合成非降解性分子膠
合成分子膠也可通過抑制或穩定機制發揮作用。阿那格雷臨床獲批用于血小板疾病，它穩定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現最初是偶然的。沙利度胺直接結合cereblon（CRBN），誘導CRBN與Ikaros蛋白家族成員產生新相互作用，促進其泛素化和降解。結構研究闡明了IMiDs（沙利度胺類似物）的谷氨酰胺部分作為主要藥效團，在CRBN的淺疏水口袋中結合，涉及三個關鍵色氨酸殘基。新一代IMiDs（如Iberdomide和Mezigdomide）含有新的化學部分，使CRBN能夠從開放的非活性構象轉變為封閉的活性構象，從而增強降解活性。Indisulam誘導RNA結合蛋白RBM39通過DCAF15復合化降解。UM171則通過獨特的機制降解轉錄共抑制因子CoREST。
5. 分子膠的理性設計
盡管理性設計分子膠比占據驅動方法更具挑戰性，需要深入理解蛋白-蛋白界面，但已有證據表明，對抑制劑結構的微小改動可將作用機制從抑制劑轉變為降解劑。例如，將可移植的富馬酸酯“把手”連接到CDK4/6抑制劑上，可誘導蛋白降解。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、雙功能誘導鄰近藥物
雙功能化合物由兩個獨立的靶向配體組成，誘導感興趣的細胞體之間產生鄰近性。
1. 化學誘導二聚化（CID）
1993年，同源二聚體化合物FK1012被證明能誘導FKBP12的二聚化和抑制。Rimiducid被授予孤兒藥資格，作為CAR-T細胞治療的藥理開關，通過化學誘導FKBP-caspase 9融合蛋白的二聚化來誘導快速凋亡。
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域和有前景的治療模式。現代小分子PROTACs實現了高效力和靶特異性降解，這得益于IMiDs的發現和VHL E3連接酶復合物小分子配體的優化。PROTACs能夠催化、亞計量地降解目標，實現長時間的活性。
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化學結構。
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化為異構體特異性降解劑。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設計的關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、超越細胞內靶點的靶向蛋白降解
雖然PROTACs主要針對細胞內蛋白，但溶酶體通路可能更適合于錯折疊蛋白、聚集體、細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-鳥苷化標簽，誘導目標的K63連接多泛素化，招募至自噬體并在溶酶體降解。
ATTECs：將目標（如脂滴）與LC3自噬體蛋白連接，導致目標降解。
AUTOTACs：結合自噬受體p62并招募目標，導致p62寡聚化和自噬清除。
ULKRECs：招募自噬體相關激酶ULK1以誘導目標周圍自噬體形成。
相關機制示意圖展示了這些策略的工作原理。
2. 內體-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（如PDL1）引導至溶酶體降解。
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，包含靶向細胞因子受體和靶向目標蛋白的臂。
Apt-LYTACs：基于適配體的LYTAC，連接tri-GalNAc和適配體以降解目標。
PROTABs/AbTACs：雙特異性抗體連接膜結合E3連接酶（如RNF43）與目標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。
SignalTAC：將CI-M6PR的LSS與抗體連接以降解目標。
下圖詳細展示了這些內體-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節劑
誘導鄰近的概念已被擴展用于開發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顯著、選擇性的去唾液酸化，誘導自然殺傷細胞介導的抗體依賴性細胞毒性。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至目標蛋白（如CFTR），導致去泛素化和穩定化。圖示展示了DUBTACs與CFTR結合并去除泛素的機制。
3. 磷酸化調控
PHICs：磷酸化誘導嵌合小分子，誘導激酶與目標蛋白鄰近以促進磷酸化。
PhosTACs：磷酸化靶向嵌合體，招募磷酸酶至目標蛋白以促進去磷酸化。例如，PhosTAC誘導EGFR去磷酸化促進癌細胞凋亡。
AdPhosphatase：利用融合納米抗體的磷酸酶去磷酸化標記的目標蛋白。
PHORCs：磷酸酶招募嵌合體，連接磷酸酶PP5和磷蛋白ASK1，導致去磷酸化。
RIPR：受體抑制通過磷酸酶招募，雙特異性抗體結合膜定位磷酸酶CD45和靶點受體PD1，誘導去磷酸化。
4. 糖基化調控
工程化納米抗體OGT或splitOGA可用于靶向增加或去除目標的O-GlcNAc糖基化。雙特異性適配體可誘導β-catenin的糖基化。
5. 乙酰化調控
Bi-PIP：連接組蛋白乙酰轉移酶配體和聚酰胺DNA結合支架，靶向組蛋白乙酰化。
AceTAG：利用異雙功能小分子連接乙酰轉移酶配體和FKBP12配體，誘導乙酰化。
ACETAC：無標簽小分子異雙功能策略，連接乙酰轉移酶配體和突變p53配體，誘導乙酰化。
下圖總結了這些靶向PTM寫入系統的機制。
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五、蛋白功能的雙功能調節劑
1. 靶向蛋白亞細胞定位
化學誘導二聚化（CID）系統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標簽和trimethoprim配體）可將標記蛋白重定向至質膜或內膜。靶向重定位激活分子利用核激素受體將目標定位入核。無標簽小分子方法（如連接FKBP12配體和BRD4配體）也可實現核定位。下圖展示了多種靶向定位的例子。
2. 靶向轉錄激活
序列特異性合成轉錄延伸因子通過連接DNA結合支架和轉錄激活因子BRD4，激活基因表達。轉錄化學誘導鄰近通過嵌合配體招募轉錄激活因子至轉錄抑制因子（如BCL6），激活下游基因轉錄。下圖展示了靶向轉錄激活和細胞死亡的機制。
3. 靶向細胞死亡
受調控的誘導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，誘導鄰近導致必需蛋白隔離和抑制，僅殺死表達靶蛋白的細胞。下圖展示了RIPTACs的選擇性殺傷機制。
-07-結語
誘導鄰近模式療法是一個令人興奮且快速增長的領域。分子膠和PROTAC降解劑的臨床成功為控制細胞過程的新方法鋪平了道路。理性設計分子膠的挑戰雖大，但通過結構導向藥物設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，使得細胞表面和胞外蛋白得以被清除。未來，誘導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.
原文標題 : 誘導鄰近治療模式：從分子膠到雙功能分子
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