我国科学家突破蛋白质精准降解技术瓶颈 为重大疾病治疗提供新方案

精准清除致病蛋白是当代生命科学和化学生物学领域面临的重大科学难题。

蛋白质异常折叠、过度积累或功能失常往往导致阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病以及多种炎症性疾病,成为威胁人类健康的重要因素。

如何在复杂的生命体系中精准识别、靶向清除特定致病蛋白,而不伤害正常蛋白质,长期以来是科研工作者的重要课题。

靶向蛋白质降解技术为这一难题提供了新的解决思路。

该技术通过调控特定蛋白质的泛素化修饰,借助细胞内天然存在的蛋白酶体系统将其降解清除,相比传统的蛋白质抑制剂具有更高的选择性和更好的治疗潜力。

然而,现有蛋白质降解技术在体内应用中存在明显局限。

一方面,难以同时兼顾时间选择性和空间组织选择性,导致蛋白质在非靶向组织中被错误降解,产生脱靶风险和副作用;另一方面,对蛋白质降解时机的控制精度不足,无法实现"按需启动"的精准降解模式。

这些瓶颈制约了靶向蛋白降解技术的临床转化应用。

中国科学院化学研究所汪铭研究团队采用跨学科创新策略,通过深度融合超分子化学与化学生物学的前沿理念,成功突破了上述技术瓶颈。

研究团队利用金属-有机笼多级自组装技术,制备出结构高度稳定、表面可灵活功能化的超分子纳米粒子,作为蛋白质降解的"精准投递平台"。

在此基础上,研究人员在纳米粒子表面原位组装靶蛋白招募配体和E3泛素连接酶招募配体,成功构建了超分子靶向嵌合体。

这种创新设计使得靶蛋白与泛素化酶得以在纳米粒子表面精准"对接",大幅提升了蛋白质泛素化修饰和降解的效率。

超分子靶向嵌合体具有三大核心优势。

首先具有可编程特性,通过灵活更换不同的靶蛋白招募配体,可以实现多种蛋白质的协同降解,具备高度的适配性和灵活性。

其次具有空间组织选择性,研究团队通过精准调控纳米粒子的物理化学性质和体内受体识别作用,成功建立了肺、肝等特定组织中靶蛋白的选择性降解方法。

在肺部组织中,研究人员成功实现了长链酰基辅酶A合成酶的靶向降解,显著抑制了脂多糖诱导的肺细胞铁死亡和炎症反应,为急性肺损伤等疾病的治疗提供了新的干预靶点。

在时间维度上,研究团队引入生物正交激活策略,对蛋白质招募配体进行了创新的"锁定-激活"化学设计。

通过外源小分子触发超分子靶向嵌合体的原位激活,可以精确控制蛋白质在特定时间窗口内的降解,从而克服了传统技术无法精准把握降解时机的难题。

这种"定时引爆"的降解模式为精准医学提供了重要支撑。

研究成果的广泛适用性已得到充分验证。

研究表明,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动物中均展现出稳定、高效的时空可控蛋白质降解性能,表明该技术具有良好的跨物种可转化性。

这为后续的临床转化研究奠定了坚实的基础。

从学科交叉的角度看,该研究深度融合了超分子化学的精妙设计与化学生物学的实际应用,体现了基础研究与应用导向相结合的创新路径。

这种跨学科协同不仅丰富了靶向蛋白降解技术的工具库,更为复杂生命体系中的蛋白质稳态调控提供了全新的科学范式。

在疾病机制解析、创新药物靶点发现等领域,该成果展现出了巨大的应用潜力,有望推动靶向蛋白质降解技术向临床转化迈出关键性的一步。

生命科学的突破,往往来自对“精准”二字的不断逼近:不仅要找到目标,更要在正确的时间、正确的地点,以恰当的强度干预。

此次研究以交叉学科的体系化创新,把蛋白降解从“能用”推进到“可控”,为理解生命稳态与探索疾病干预提供了新的坐标。

面向未来,基础研究持续向应用延伸的每一步,都将为守护公共健康打开更广阔的可能。