目前，靶向细胞膜受体的药物需要通过拮抗受体结合或激酶活性实现抑制功能。然而，大多数哺乳动物的蛋白结构包含多个相互协调的结构域，抑制单个结构域的功能无法完全屏蔽蛋白活性。临床上，以蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）为代表的蛋白降解技术相对于单纯的靶标抑制具有额外的优势。然而，设计可以同时结合2个大体积蛋白质导致PROTAC分子结构复杂，口服生物利用度低。9月22日，来自基因泰克的科学家开发了一种蛋白水解靶向抗体（PROTAB）技术。PROTAB是一种抗体分子，可以同时结合细胞膜E3连接酶和跨膜蛋白，从而诱导靶蛋白在体内外降解。这项研究提出了一种可实现快速开发具有生物活性的细胞表面蛋白降解剂的策略，相关研究发表在Nature杂志上。胰岛素样生长因子1受体（IGF1R）是一种受体赖氨酸激酶，在多种组织和肿瘤中介导生长因子信号转导，目前针对该靶点的teprotumumab药物已获批上市。RNF43和ZNRF3是两种细胞膜E3连接酶。作为概念验证，研究人员首先开发了靶向IGF1R的PROTAB。研究人员设计的PROTAB是一种双抗，结构一端靶向IGF1R，另一端靶向RNF43或ZNRF3的N端糖蛋白D（gD）。将该PROTAB加入表达融合gD的RNF43或ZNRF3细胞中，细胞表面的IGF1R被有效降解，而没有表达这种E3连接酶的细胞不受影响。需要注意的是，PROTAB对IGF1R的亲和力并不能完全预测靶蛋白的降解效果，这表明表位结构及三元复合物的几何形状将影响靶标降解效率。靶向IGF1R的PROTAB结构示意图（来源：Nature）以蛋白酶体抑制剂MG132和自噬-溶酶体途径抑制剂巴弗洛霉素A1研究PROTAB的降解机理发现，MG132和巴弗洛霉素A1都可下调靶蛋白的降解水平，这表明PROTAB可同时依赖上述途径诱导靶蛋白降解。蛋白质组学研究结果显示，PROTAB处理后IGF1R蛋白水平显著下调，IGF1R的几种下游蛋白水平也存在一定程度下降；这项数据充分证明了这项技术的特异性。研究进一步评估了PROTAB技术的通用性，靶向膜相关蛋白HER2和PD-L1开发的PROTAB导致细胞中靶蛋白显著降解。这些结果证明了PROTAB技术可有效降解多种热门细胞表面靶点，未来潜力巨大。PROTAC的发展瓶颈是E3连接酶的选择，部分原因是难以获得高亲和力的E3连接酶配体。在已知的449种E3连接酶中，已有38种被认为是细胞表面E3连接酶。拓宽PROTAB适用的E3连接酶将促进这一技术的发展。研究人员利用抗gD抗体在细胞表面识别出许多新鉴定的E3连接酶。为评估这些E3连接酶是否可以降解非天然靶标，研究人员基于这些新的E3连接酶设计的PROTAB同样诱导了蛋白降解。2021年1月报道的基于抗体的PROTAC（AbTAC）技术与PROTAB有相似之处。AbTAC本质上也是一个双抗，可招募膜结合E3连接酶来降解细胞表面蛋白，研究显示，AbTAC能够通过招募膜结合E3连接酶RNF43（跨膜E3连接酶）基于核内体-溶酶体途径诱导降解PD-L1。AbTAC示意图（来源：Signal
Transduction and Targeted Therapy）总结而言，这项技术可以依赖细胞膜E3连接酶广泛降解跨膜受体，基于不同的连接酶可实现组织特异性的靶标降解。尽管PROTAB技术发挥所有的治疗潜力还有赖进一步研究确定，这项技术与模块化抗体工程技术向结合，将为基础研究与药物发现做出更大贡献。参考资料：
[1]Hadir Marei et al. Antibody targeting of E3 ubiquitin ligases for receptor degradation. Nature(2022).