LYTAC技術,為靶向降解細胞外以及膜結合蛋白開闢新的可能

PROTAC的問世為靶向傳統小分子藥物所不可成藥的靶點帶來了解決方案。2017年以後，PROTAC技術飛速發展，從實驗室走向工業界，從Harvard大學，Yale大學開始， Arvinas公司， C4公司， Kymera Therapeutics公司相繼成立專門從事PROTAC技術藥物研究，得到約20億美元的資金，藥物研發巨頭均紛紛加入該行列，包括輝瑞，羅氏，GSK，默克，諾華，默沙東、艾伯維、吉利德、百時美施貴寶等。

但是PROTAC並不能解決所有的靶點問題。比如，PROTAC技術的靶點通常是胞內蛋白，而對分泌蛋白和細胞膜蛋白則束手無策。細胞膜蛋白的降解通常是通過溶酶體途徑完成，如EGF引起的EGFR降解過程。因此，溶酶體降解途徑也成為靶向降解膜蛋白的主要設計思路。

7月29日，最新發表在Nature雜誌上的一項研究中，來自史丹福大學的科學家團隊報導了一種不同的蛋白降解技術——溶酶體靶向嵌合體（lysosome-targeting chimaeras, LYTACs），為靶向降解細胞外以及膜結合蛋白開闢了新的可能。

細胞表面的溶酶體靶向受體（lysosome-targeting receptors，LTRs）介導蛋白質向溶酶體的轉運及後續的降解過程。以此為基礎，作者設計了LYTAC系統，對分泌蛋白和細胞膜外蛋白進行靶向降解。

LYTAC系統包括2個主要部分，一部分是與待降解的底物蛋白對應的特異性抗體，可以特異性的結合需要降解的底物蛋白；另一部分是能與LTR結合的含M6P支鏈的NCA聚糖肽（n=20~90），保證另一端的底物蛋白可以隨著LTR一起進入溶酶體然後完成降解。在實驗中，研究人員也分別對LYTAC的這兩部分功能進行了證明和優化。

首先研究人員通過在BCA聚糖肽上連接螢光分子NA-647，檢測到M6P和M6Pn能夠有效地將貨物帶入細胞內，並定位於溶酶體；隨後，研究人員在M6P聚合體上連接鼠源抗體，並利用兩種不同的底物蛋白和蛋白抗體測試偶聯物轉運蛋白的能力，結果證明了不同種蛋白都被轉運進入細胞，表明LYTAC這種方法對不同蛋白的普適性。

研究人員進一步選用EGFR、PD-L1和CD71為例，證明了在被LYTAC成功轉運進入細胞後，底物蛋白可以成功被溶酶體降解。以臨床應用的EGFR單克隆抗體cetuximab為基礎，實驗人員合成了第二個LYTAC分子——Ab-2，並發現Ab-2能夠有效地降解EGFR分子，而該過程依賴於IGFR2，且能夠被高濃度的M6P競爭性抑制，也可以被溶酶體抑制劑氯喹所阻斷。

更重要的是，通過蛋白組學檢測，研究人員發現Ab-2具有極強的特異性，僅降解EGFR蛋白，而不存在脫靶效應；以抗PD-L1抗體和另一個PD-L1抗體atezolizumab為基礎，作者又合成了第三個LYTAC分子——Ab-3和Atz-M6Pn，發現這兩個LYTAC均能降解PD-L1分子。

到此,研究人員充分證明了LYTAC降解蛋白的可行性和有效性。而這與PROTAC的功能形成非常有趣的互補，一個結合蛋白質的胞外結構域，一個結合蛋白質的胞內結構域。同時，作為新發現的成藥方法，LYTAC還有很多不足之處需要被完善，但總體來說，LYTACs作為能夠擴大可降解蛋白質範圍的有效工具，前景非常令人期待。美迪西也將持續關注這種新方法的進展情況，希望可以幫助進一步揭示LYTACs的合成以及藥代動力學、毒理學特性等。

美迪西PROTAC藥物發現技術平臺匯總了當前流行的熱門的靶標蛋白配體；建立了廣泛的熱門靶向蛋白高度親和力小分子及小分子片段化合物庫（TPSM），廣泛的E3連接酶高度親和力的小分子及小分子片段（E3SM）；建立了linker系統,包括收集大量具有廣泛多樣性的雙官能團連接體（BF-Linker）。這些積累的化合物庫可以幫助快速高效的合成大量高活性PTROTAC雙特異性小分子，極大地提高採用PROTAC技術進行的藥物研發過程。除了快速合成之外，我們同時建立和完善的PROTAC生物篩選與測試平臺，後續發展到臨床前所有階段。