近日，北京大学深圳研究生院李子刚/尹丰课题组，在期刊《Journal of the American Chemical Society》上发表了题为“Selective Protein of Interest (POI) degradation through split-and-mix liposome PROTAC approach”的研究论文，报道了一种脂质体组装形成的Liposome Split-and-Mix PROTAC（LipoSM-PROTAC）体系，该体系具有叶酸选择性降解靶标蛋白的功能。且作者以雌激素受体蛋白（ERα）为模型，通过体外实验验证发现该体系具有显著降解ERα蛋白的效果。
图1. 脂质体split-and-mix体系示意图
自从ARV110和ARV-471进入临床试验之后，蛋白水解靶向嵌合体技术（Proteolysis targeting chimeras, PROTAC）已成为新药研发的新战略，为疾病的治疗提供了新方法。PROTAC技术具有靶向不可成药靶点、高催化活性、克服耐药性等优势。同时，在结构上PROTAC通常由合适的Linker连接结合靶蛋白、E3连接酶配体形成线性结构，但这种线性结构与对应蛋白只能一一结合，结合效率较低。基于传统PROTAC仅能一一结合对应蛋白的缺陷，李子刚/尹丰课题组另辟新径，提出了分合（Split-and-Mix）纳米自调节平台，该平台易于筛选投入组装分子以及组装分子的比例，并且作者将该理念应用于ERα，EGFR，MEK1/2，BRD2/4，CDK4/6，AR，BCR-ABL等多个靶点蛋白进行验证，实验结果表明SM-PROTAC可以显著降解上述蛋白，但是起效降解浓度较高[1]（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 7879-7887）。因此，迫切需要开发一种具有高效降解功能的其他载体的SM体系。
借助脂质体优异的生物相容性，为了更深入地探索适用于SM理念的体系，作者设想将SM理念引入脂质体技术领域。在这一理念的引导下，作者提出了一种基于脂质体的分合（Split-and-Mix）纳米自调节平台，命名为LipoSM-PROTAC，并且在生物学领域对其应用进行了验证。
首先，作者运用简便高效的方法，修饰合成了聚乙二醇-E3连接酶配体和聚乙二醇-靶标蛋白配体。随后，作者使用合成的聚乙二醇药物成功制备了稳定性能优越的小粒径（100-200 nm）纳米粒。这类脂质体纳米粒的表面同时携带多种配体小分子（E3配体小分子、靶向靶标蛋白的配体小分子、叶酸分子）。这种设计使得纳米药物能够更高效地进入细胞，得益于纳米粒表面的叶酸分子与细胞表面的叶酸受体之间的结合，进一步提升了药物在细胞内的摄取率。同时，该纳米粒还能够有效地招募E3泛素连接酶和靶标蛋白，这得益于其表面同时存在的多种配体。基于脂质体纳米粒表面携带配体的空间邻近效应，靶标蛋白会被26S蛋白酶体识别而降解。
为了深入评估LipoSM-PROTAC平台的生物学性能，作者以ERα作为模型靶点，验证了其降解活性、降解机制以及可调比例的能力。通过流式细胞仪穿膜实验，作者验证了LipoSM-PROTAC平台具备细胞选择性摄取的特性，这为解决药物在正常组织或细胞中引起的不良反应提供了新的解决方案。此外，WB实验证明，作者成功开发了一种新型的高效药物研发平台，其起效浓度比多肽SM-PROTAC低50-100倍，同时具备叶酸选择性递送的特性，能够精准靶向特定细胞系，生物安全性能优越，同时具备巨大的临床转化潜力，广泛适用于多个生物应用领域。
北京大学深圳研究生院的宋春丽博士（指导老师：李子刚教授/尹丰研究员），深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心的焦资君（指导老师：李子刚教授/尹丰研究员）和北京大学深圳研究生院的侯占峰博士（指导老师：李子刚教授/尹丰研究员）为该论文的共同第一作者，为本文做出贡献的作者还有：北京大学深圳研究生院的廉晨珊博士、邢韵博士、罗钦宏博士、阳芬芳博士和王玥琛博士，坪山生物医药研发转化中心的王蕊博士、刘志宏博士和叶宇鑫博士，以及安禹豪、沙鑫蕊和阮志军。以上工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科技创新委员会以及深圳市医学重点学科建设（临床药学）等基金的支持。
全文链接（点击“阅读原文”可直接跳转）：
https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/jacs.3c05948
DOI：10.1021/jacs.3c05948
李子刚课题组主页：https://scbb.pkusz.edu.cn/info/1015/1012.htm
深圳湾实验室：https://www.szbl.ac.cn/scientificresearch/researchteam/68.html
深圳湾实验室招聘：https://www.szbl.ac.cn/careers/recruitment/
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内 容 | 北大深研院、坪山中心生物研究部
编 辑 | 邱 天
撰 稿 人 | 宋春丽
[1] Yang, F.; Luo, Q.; Wang, Y.; Liang, H.; Wang, Y.; Hou, Z.; Wan, C.; Wang, Y.; Liu, Z.; Ye, Y.; Zhu, L.; Wu, J.; Yin, F.; Li, Z., Targeted Biomolecule Regulation Platform: A Split-and-Mix PROTAC Approach. J Am Chem Soc 2023, 145 (14), 7879-7887.
