靶向蛋白降解(TPD)技术最初由PROTACs提出,该技术利用了泛素-蛋白酶体系统(UPS)实现蛋白质的降解。然而,PROTACs存在显著局限性:首先,UPS主要局限于细胞质和细胞核内,因此对于许多细胞外蛋白(如细胞因子、抗体)、不溶性蛋白质聚集体(神经退行性疾病的特征)以及细胞器无效;其次,PROTACs依赖于有限的E3连接酶(如CRBN、VHL),这可能导致耐药性的产生,并受连接酶在组织中的分布不均的影响;此外,PROTACs通常具有较大的分子量和双功能特性,这会影响其细胞通透性和药代动力学特性,给药物开发带来挑战。因此,探索基于其他降解途径成为该领域的重要研究方向。
令人鼓舞的是,基于溶酶体的降解策略作为一种新型且互补的方法应运而生,显著扩展了可降解的目标范围。这类策略主要通过两条途径实现:内吞-溶酶体途径(ELP)和自噬-溶酶体途径(ALP)。ELP主要针对膜结合蛋白(包括难以降解的多跨膜蛋白,如GPCRs)和细胞外蛋白,通过受体介导或非受体介导的内吞作用将目标物质导入溶酶体,从而不仅扩大了降解范围,还减少了对外部膜通透性的依赖性,提高了药物设计的灵活性。典型的ELP策略包括溶酶体靶向嵌合体(LYTACs)[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6];通过ASGPR降解细胞外蛋白的分子工具(MoDE-As)[2]、[7];转铁蛋白受体靶向嵌合体(TransTACs)[8];基于GlueBody的PROTACs(GlueTACs)[9];基于抗体的PROTACs(AbTACs)[10]等(见表1)。ALP则能够降解多种难以被蛋白酶体降解的细胞内目标,如非蛋白质生物分子、受损的细胞器和蛋白质聚集体。代表性技术包括自噬体连接化合物(ATTECs)[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、自噬体锚定嵌合体(ATACC)[18]、自噬靶向嵌合体(AUTACs)[19]、[20]、[21]、[22]以及基于伴侣蛋白介导的自噬(CMA)的降解剂[24]、[25]、[26](见表1)。此外,ALP还被用于靶向降解膜蛋白,例如基于共价适配体的自噬体连接嵌合体(CApTEC)[27]。同时,结合内吞和自噬机制的融合策略(如EPLA)[28]的发展,进一步扩展了降解范围,能够降解细胞外的寡聚蛋白(如Aβ寡聚体)。
随着溶酶体靶向技术的不断发展,TPD领域迎来了新的机遇。然而,将这些技术转化为临床应用仍处于早期阶段。其进展面临溶酶体途径的复杂性、某些目标降解效率低于基于UPS的途径、以及有效体内递送的挑战。本文旨在深入探讨这一新兴领域的最新进展,重点阐述ELP和ALP技术的设计原理,通过案例展示其治疗潜力,并批判性地分析未来发展方向。