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最近兩位化學生物學大佬獨立開發了一種利用溶酶體蛋白降解系統的誘導胞外蛋白降解新技術。PROTAC的發明人、耶魯大學的Crews小組發明的新技術叫做ENDTAC，近日發表在ACS Central Science雜誌上。該技術利用細胞表面的GPCR內吞其激動劑配體與另一個模型蛋白的複合物。
作為概念驗證作者選擇CXCR7作為受體，把一個已知CXCR7激動劑通過連結接到一個滷素標籤（halotag）和eGFP的融合蛋白（eGFP-HT7）上，這個ENDTAC與CXCR7結合後整個蛋白被內吞到溶酶體降解。另一個工作思路類似、但更加成熟。這個史丹福大學教授Bertozzi發明的技術叫做LYTAC、該工作暫時發表在Chemrxiv上。
作者把細胞膜上溶酶體靶向受體（LTR）的已知激動劑與抗體或小分子配體連結起來形成LYTAC，與LTR結合後把與小分子或抗體部分結合的目標蛋白內吞到溶酶體降解。這個技術不僅可以降解分泌蛋白、還可以降解膜蛋白，作者不僅用該技術降解了模型蛋白親和素、還成功降解了幾個重要藥物靶點如EGFR、ApoE4、PD-L1等。作者還利用CRISPR技術找到了降解內吞蛋白的主要基因，如控制內質體酸性、內質體溶酶體融合、內吞等關鍵過程的基因。
藥源解析
RPOTAC是現在小分子藥物開發最具創新性的方向。與傳統的抑制或激活蛋白功能不同，PROTAC降解靶點蛋白，把一個蛋白已知、未知的功能統統去掉，可以更可靠重複基因學研究結果。PROTAC的另一個重要優勢是理論上只要催化劑量藥物即可，對劑量和暴露量要求較低。但是PROTAC也有缺陷，除了分子較大、PK不佳外，因為利用是泛素降解系統、只能降解胞內蛋白是個最根本的缺陷。膜蛋白和分泌蛋白佔蛋白總數的40%，雖然可以用小分子或抗體藥物調控部分功能，但有些功能未知、有些功能難以用已有技術調控，所以誘導降解技術在胞外也是廣闊天地大有作為。
Crews的工作只用了一個模型系統，是對這個技術的概念驗證。Halotag是個水解酶，可以與滷代烷形成共價複合物，而eGFP是個螢光蛋白。這兩個蛋白是化學生物學中常用的工具，與疾病並無關係。很多細胞表面受體與小分子配體結合後會誘導內吞，在製藥中有一定應用的包括Endocyte小分子藥物偶聯技術的葉酸受體和靶向放療藥物的PSMA、肝靶向RNAi的GalNAc技術的ASGPr受體、最近上市的多肽公司Bicycle靶向的MMP14等，前幾天講過幫助ER陽性乳腺癌耐藥的LAT-1也可以內吞小分子配體。ENDTAC與PROTAC類似可能是口服小分子，如果能從細胞中逃逸也可能只需催化劑量。
Bertozzi的工作要更複雜、更全面一點，LYTAC既可以是類似PROTAC的小分子、也可以是類似ADC的大分子，只是LYTAC中負責靶向的是小分子、而抗體負責抓捕靶向蛋白。確證方面LYTAC不僅成功降解ApoE4、PD-L1這樣重要靶點蛋白，還成功降解EGFR、CD71這樣的膜蛋白。LTR是清除分泌蛋白的天然機制，在細胞膜、內質體、高爾基體等關鍵部門手續齊全、靶標蛋白進入細胞後被降解機會更大。有些LTR如Cl-M6PR已經被用於溶酶體儲存障礙酶替代療法的遞送，GalNAc也在RNAi藥物遞送中應用廣泛。當然利用LTR的LYTAC因配體極性和分子量都很大所以口服可能性較小、尤其是與抗體偶聯。如果胞內外循環不暢僅有催化量藥物是不夠的，不過這是個次要因素。
這兩個技術思路類似、將來可能合併成一個技術，這令誘導蛋白降解技術適用範圍大大擴寬。當然整個領域還在早期，大家現在還主要在暢想這個技術的優勢，長期安全性到底怎麼樣、是否比其它技術有更大的治療窗口還需要在以後的工作中去研究。今年Crews創建的Arvinas已經開始了雄激素受體 PROTAC藥物的臨床試驗，這個藥物雖然靶點古老但對誘導蛋白降解技術是個關鍵的概念驗證，畢竟蛋白降解這麼重要的職能部門從來沒有這樣有預謀地幹擾過。現在的基因編輯和RNAi技術也正在快速成熟，目標蛋白不僅可以抑制、而且可能在DNA、RNA、蛋白水平敲低，疾病治療將進入一個全新時代。
Crews文章：
https://pubs.acs.org/doi/abs/
10.1021/acscentsci.9b00224
Bertozzi文章：
https://chemrxiv.org/articles/
Lysosome_argeting_Chimeras_
LYTACs_for_the_Degradation_of
_Secreted_and_Membrane_
Proteins/7927061