问题:在生命体系中,许多疾病的发生发展与特定“致病蛋白”异常积累、错误折叠或功能失衡密切相关。
如何在不扰动正常蛋白网络的前提下,选择性、精准地清除这些蛋白,是化学生物学与转化医学长期面对的关键难题。
尤其在体内环境中,药物分布复杂、组织屏障多、蛋白表达动态变化快,使得“该降解谁、在哪里降解、何时降解”往往难以同时兼顾。
原因:近年来兴起的靶向蛋白降解策略,借助细胞内天然的泛素-蛋白酶体系统,为选择性清除致病蛋白提供了新思路。
然而传统技术在体内应用时通常面临两方面瓶颈:一是时机难控,药物进入体内后难以限定在特定时间窗口启动降解,可能造成疗效波动或副作用累积;二是组织选择性不足,降解分子在不同器官间分布不均,既可能降低靶组织有效浓度,也可能带来非靶组织的脱靶风险。
如何提升体内稳定性与可控性、实现“精准投送+精准启动”,成为制约技术进一步走向应用的重要因素。
影响:针对上述痛点,中国科学院化学研究所汪铭研究团队将超分子化学与蛋白质化学生物学理念结合,构建出结构稳定且可功能化的超分子纳米平台,并在其表面原位组装靶蛋白招募配体与E3泛素连接酶招募配体,形成“超分子靶向嵌合体”(SupTAC)。
这一设计使降解过程具备“可编程”特征:通过更换不同的靶蛋白招募配体,可按需实现不同蛋白甚至多种蛋白的协同降解,为应对复杂疾病中多通路异常提供了更灵活的工具选项。
更重要的是,该体系在体内实现了组织空间维度的选择性调控。
研究团队通过调控纳米粒表面理化性质及体内受体识别过程,建立了在肺、肝等特定组织中触发靶蛋白降解的方法,并在肺部靶向降解长链酰基辅酶A合成酶,显著抑制脂多糖诱导的肺细胞铁死亡及炎症反应,提示其在炎症相关损伤干预方面具有潜在价值。
对策:为进一步解决“何时降解”的难题,研究团队引入生物正交激活策略,对蛋白招募配体进行“锁定—激活”的化学设计。
简言之,降解功能在进入体内后先处于受控状态,随后通过外源小分子触发原位激活,从而将降解启动限定在预设时间窗口内,实现时间维度的精准干预。
这一思路有望降低长期暴露带来的非特异性风险,也为围手术期、急性炎症期等对治疗时机高度敏感的场景提供更可控的手段。
研究显示,该超分子靶向嵌合体在包括非人灵长类动物在内的多种模型中均表现出稳定、高效的时空可控降解能力,为其向更高层级的转化研究奠定了实验基础。
前景:从学科发展看,SupTAC所体现的“纳米超分子平台+可编程招募模块+可触发激活开关”组合,为蛋白稳态调控研究提供了可拓展的技术框架,未来可用于解析关键蛋白在不同组织、不同时间窗口中的功能贡献,也有望提升药物研发中“验证靶点—验证机制”的效率。
从应用导向看,若后续在安全性、免疫反应、长期给药稳定性、体内代谢途径及规模化制备一致性等方面获得更充分的数据支撑,该策略有望为炎症损伤、代谢异常及与蛋白稳态失衡相关的多类疾病提供新的干预思路。
同时,随着更多E3连接酶资源与组织靶向递送策略的发展,时空可控的靶向降解有望从“概念验证”走向“可设计、可评估、可组合”的系统化方案。
从基础研究到临床应用,蛋白质降解技术正在开启精准医疗的新篇章。
此次我国科学家在该领域取得的原创性突破,不仅彰显了中国在化学生物学前沿领域的创新实力,更为人类攻克重大疾病提供了新的科技支撑。
面向未来,如何进一步提升技术的安全性和可及性,加快从实验室到临床的转化进程,将是科研工作者需要持续探索的重要课题。