论文信息

研究背景

分子胶（Molecular Glue, MG）是一类能够诱导蛋白质间相互作用的小分子化合物，可通过拉近 E3 泛素连接酶与靶蛋白的空间距离，促使靶蛋白发生泛素化并经蛋白酶体降解，从而为靶向传统意义上缺乏可成药结合口袋、难以被经典小分子药物干预的 "不可成药" 肿瘤靶点提供了一种极具前景的新策略，这类靶点常涉及转录因子、支架蛋白等关键致癌驱动分子。然而，现有分子胶在体内普遍缺乏时空精准性，其降解活性难以在肿瘤局部按需开启，容易引发脱靶效应和系统性毒性，严重制约了其临床转化的进程与安全性。

文章概述

为了解决以上问题，甄叙研究团队开发了一种声化学激活的前药分子胶策略实现时空可控的靶向蛋白降解。以来那度胺为模型分子胶，对关键活性苯胺基团进行化学掩蔽，合成单线态氧响应型来那度胺前药，并与半导体聚合物声敏剂共组装，形成可激活的纳米粒子SPPLN。超声照射可触发原位单线态氧生成，在肿瘤局部精准释放活性分子胶，高效降解致癌蛋白IKZF1/3，从而抑制肿瘤生长。

图文导读

图1 声化学激活的前药分子胶用于时空可控的靶向蛋白降解机制示意图。

作者选择在苯胺基团还原胺化合成前药PL，用分子对接和BLI证实PL的大位阻响应基团会破坏关键相互作用，削弱和CRBN的结合。HPLC检测PL在外加的单线态氧的条件下可以释放出来那度胺。PL不能诱导IKZF1/3蛋白的降解，证实了屏蔽策略的成功。然而，对PL进行¹O₂预处理后，其邻近诱导能力得以恢复，从而显著下调了IKZF1/3的表达。

图2 分子胶的设计与表征。a. Len与IKZF-1和CRBN的分子对接图。b. PL与IKZF-1和CRBN的分子对接图。c. 有无 ¹O₂ 条件下，PL 中来那度胺的释放情况。d. WB分析IKZF-1 和 IKZF-3 表达水平。f.表达水平的定量分析。

体外光谱表征证实SPPLN纳米体系成功共包载前来那度胺（PL）与半导体聚合物（SP），同时保留了SP的近红外二区的荧光信号，能够实现体内成像引导下的肿瘤精准治疗。电子顺磁共振实验证明，超声条件下单线态氧的产生完全来源于SP组分。在对SPPLN超声15分钟后，出现新的洗脱峰保留时间与来那度胺一致。

图3 PLN、SPN和SPPLN的体外表征。a. PLN、SPN、SPPLN 的电子自旋共振（ESR）谱。b. 检测 PLN、SPN、SPPLN 和 PBS 各组中单线态氧的产生。c. PLN 和 SPPLN 在 1× PBS（pH 7.4）中 15 min 内来那度胺的释放情况。d. SPPLN 经声激活后释放产物的质谱。e. SPPLN 中来那度胺随超声时间变化的释放率。

蛋白质免疫印迹证实超声激活的SPPLN能够成功释放来那度胺降解靶蛋白，作者通过免疫荧光染色检测caspase-3以及流式细胞术分析Annexin V-FITC和碘化丙啶（PI）来评估细胞凋亡情况。结果表明，SPPLN通过声动力效应与可激活靶向蛋白降解的协同作用。

图4 SPPLN介导的蛋白质降解与凋亡能力体外评价。a. WB分析IKZF-1 和 IKZF-3 表达水平。b.表达水平的定量分析。c. d. 不同处理后 H929 细胞 caspase-3染色共聚焦荧光图像及定量分析。e. 对 Annexin V-FITC 和 PI 共染色的 H929细胞进行流式分析。

SPPLN在携带皮下NCI-H929异种移植瘤的NOD-SCID小鼠体内的有较好的抗肿瘤效果。为了阐明这种强大抗肿瘤作用的机制，作者对肿瘤组织进行了免疫荧光（IF）染色分析，SPPLN释放来那度胺导致蛋白降解联合超声治疗显著下调了IKZF1和IKZF3。最后，治疗效果通过caspase-3染色表征，SPPLN+US组表现出最高的caspase-3表达水平，证明靶向蛋白降解与声动力效应协同作用，从而实现较好的抗肿瘤疗效。

图5 抗肿瘤机制图。a. SPN 或 SPPLN的药代动力学分析。b. 抗肿瘤曲线。c. IKZF-1 和 IKZF-3 的免疫荧光染色图像。d.肿瘤组织中 IKZF-1 表达水平的定量分析。 e. 肿瘤组织中 IKZF-1 表达水平的定量分析。f. g. 不同处理后肿瘤组织中 caspase-3 的免疫荧光图像及定量分析。

结论

团队报道了一种声化学可激活的前药分子胶策略，通过时空可控的靶向蛋白降解实现肿瘤精准治疗。针对分子胶骨架紧凑、缺乏修饰位点的难题，我们选择苯胺作为最佳封笼位点，并连接单线态氧可裂解连接子，屏蔽了来那度胺的生物学活性，同时整合半导体聚合物纳米平台。超声辐照下，原位生成的 ¹O?充当远程化学开关精准恢复分子胶活性。这种策略将药理活性严格限制于肿瘤部位，通过声动力效应与靶向蛋白降解的协同作用产生抗肿瘤疗效，同时拓宽了治疗窗口。该工作为可激活分子胶的设计提供了方案，为拓展安全有效的蛋白降解疗法提供了有力的化学工具。

期刊介绍

Angewandte Chemie是全球化学领域最具影响力的顶级期刊之一，由Wiley出版，创刊于1887年，最新影响因子为16.9。