在生命活动中,蛋白质既承担结构支撑、信号传递等关键功能,也需要被持续“更新换代”。
一旦某些蛋白在不该出现的组织中过量表达,或因突变导致功能异常,生命体系的精密平衡便可能被打破,进而诱发炎症、代谢紊乱乃至肿瘤等多类疾病。
如何在复杂体内环境中“只清除目标、不误伤正常”,并且做到“在需要的时间、发生的部位”启动清除,一直是化学生物学与药物研发的重要难题。
问题的核心在于:传统意义上的干预多以抑制蛋白功能为主,而许多致病蛋白并非单一活性位点可被有效阻断;同时,体内不同组织间的分布差异、药物循环时间及副作用风险,使“精准降解”面临时机与空间两方面的双重挑战。
尤其在急性炎症、器官损伤等情境中,致病蛋白的上升往往具有阶段性,如果无法控制降解开启的时间窗口,可能错过最佳干预节点,甚至干扰正常生理过程。
针对上述瓶颈,中国科学院化学研究所汪铭团队提出超分子靶向嵌合体(SupTAC)概念,并以结构稳定、表面可组装的超分子纳米粒为基础,构建可被“指挥”的蛋白降解系统。
其基本思路是:在超分子纳米结构表面原位组装两类关键“招募单元”,一端用于识别并结合目标蛋白,另一端用于招募E3泛素连接酶,使目标蛋白在体内获得泛素化标记并进入降解通路。
通过替换不同的靶蛋白招募配体,该平台可对不同蛋白进行组合式编程,具备协同降解多靶点的扩展潜力,从而更贴近复杂疾病“多因素驱动”的实际需求。
该研究的突出亮点在于对“时间”和“空间”的双重控制。
时间维度上,团队引入“化学笼”策略,将纳米体系在未触发时置于“失活”状态;当外界条件满足时,笼结构解除,系统被激活,从而实现按需启动或终止的降解过程。
这意味着蛋白清除不再是“一给药就全程作用”,而更接近临床与研究中所需的“定时开关”,有助于减少非必要干预带来的风险。
空间维度上,研究通过调控纳米体系表面物理化学特性及受体识别作用,使其在体内循环时可被特定器官的血管内皮细胞捕获,进而增强对肺、肝等组织的选择性富集。
由于不同器官血管内皮细胞膜表面蛋白存在差异,纳米体系可利用这种差异实现“器官选择性”,为减少系统性副作用提供了重要支撑。
从影响层面看,SupTAC不仅是一项“把蛋白清除掉”的技术,更为理解蛋白质稳态调控提供了可操作的研究工具。
研究显示,该体系实现了肺部长链酰基辅酶A合成酶的靶向降解,并在脂多糖诱导的模型中显著抑制肺细胞铁死亡及炎症反应;同时在非人灵长类动物模型中展现出稳定、高效表现。
这些结果提示,若能进一步完善安全性评价、剂量窗与长期效应观察,未来有望在肺部炎症、代谢相关病变以及部分肿瘤等领域形成可探索的技术方案。
此外,对于突变蛋白的识别与清除,研究也提供了通过特殊化学官能团或分子识别单元进行适配的思路,为“突变致病”这一常见机制提供了潜在切入点。
对策与路径上,业内普遍关注的是如何从方法学创新走向可转化应用。
研究团队表示,该成果仍处于技术平台开发阶段,临床前系统研究尚未展开。
下一步工作通常需要围绕三方面推进:其一,扩大可编程靶点库,验证不同疾病相关蛋白的普适性与协同降解效果;其二,进一步阐明空间靶向的机制基础,建立更可预测的组织分布与递送模型;其三,开展系统的安全性与免疫反应评估,明确长期给药、重复触发等条件下的风险边界。
值得注意的是,研究过程中团队在审稿环节针对空间靶向机制补充了大量实验,也从侧面反映出这一方向在创新性与复杂性上的双重特点。
展望未来,蛋白质降解技术正从“能否降解”走向“何时何地降解、降解哪些、降解到什么程度”。
SupTAC以超分子纳米结构为载体,将可编程、多靶点与时空控制集成到同一平台,为精准医学与药物研发提供了新的工程化范式。
随着更多动物模型验证与机制研究深化,这一路线有望在基础研究、疾病机制解析与候选药物发现中发挥更大作用,并在规范评估与循证路径明确后,逐步迈向面向健康需求的应用场景。
蛋白质精准降解技术的突破代表了生命科学研究向更高精度迈进的重要一步。
SupTAC技术通过时空双重精准控制,实现了对致病蛋白的"精准打击",体现了我国科学家在化学生物学领域的创新能力。
从基础研究到临床应用的转化之路仍需时日,但这项技术所开辟的新思路、新方法,必将为蛋白质稳态调控与疾病治疗研究提供强有力的工具支撑,为攻克重大疾病、保护人民生命健康贡献科学力量。