中国科学家创新构建超分子靶向嵌合体 实现活体蛋白精准时空可控降解

如何在体内精准清除异常或过量表达的蛋白质,是生命科学与药物研发长期面临的关键难题。

许多重大疾病的发生发展与“致病蛋白”异常密切相关,但蛋白质种类多、分布广、动态变化快,传统药物往往难以在不干扰正常生理功能的前提下实现选择性清除,进而限制了机制研究和干预手段的边界。

靶向蛋白降解技术被视为突破口,其核心是通过调控目标蛋白的泛素化并借助细胞内蛋白酶体系统完成降解,从“抑制功能”转向“清除本体”,为处理“不可成药”靶点提供了可能。

但在体内环境中,既要“何时降解”又要“哪里降解”,往往难以兼顾。

现有蛋白质降解策略在动物体内应用时,常面临组织分布不可控、作用时间难精确限定等问题:一方面,降解体系在体内循环与组织渗透受多重因素影响,导致有效浓度难以稳定维持;另一方面,缺乏可控开关容易造成非目标组织的意外作用,带来效率下降与潜在脱靶风险。

这些瓶颈直接制约了靶向蛋白降解技术从细胞走向活体、从实验走向应用。

针对上述难题,中国科学院化学研究所汪铭研究团队提出“超分子靶向嵌合体”(SupTAC)新方案,将超分子化学的可组装、可调控优势与蛋白质化学生物学的靶向机制结合起来。

研究团队利用金属—有机笼多级自组装技术,制备结构稳定且表面可功能化的超分子纳米粒,并在其表面原位组装两类关键配体:一类用于招募目标蛋白,另一类用于招募E3泛素连接酶。

通过将“目标蛋白—E3连接酶”在空间上有效拉近,实现对靶蛋白泛素化修饰与后续降解的精细调控,从而把“难以在体内精准执行的降解指令”转化为可操作、可设计的分子过程。

这一体系的突出特点在于“可编程”与“可选择”。

在可编程方面,研究显示,通过更换不同的目标蛋白招募配体,SupTAC可按需求切换或组合降解对象,为多蛋白协同清除提供可能。

这为复杂疾病中多通路、多因子共同驱动的情形提供了思路:未来或可在同一平台上实现多靶点、分步骤的干预策略,提高治疗方案的适配性与可扩展性。

在空间组织选择性方面,研究团队通过调控纳米粒表面物理化学性质及体内受体识别作用,探索建立肺、肝等特定组织中的靶蛋白降解路径,并实现对肺部长链酰基辅酶A合成酶的靶向降解。

研究进一步显示,该策略可显著抑制脂多糖诱导的肺细胞铁死亡及炎症反应。

相关结果提示,若能在关键组织内实现“定点清除”,有望降低全身性干预带来的副作用风险,也为炎症反应、代谢紊乱等疾病相关通路的验证提供更清晰的因果证据。

在时间选择性方面,团队引入生物正交激活策略,对蛋白质招募配体进行“锁定—激活”的化学设计,使其在未触发时保持惰性、在外源小分子作用下实现原位激活,从而在特定时间窗口内启动蛋白质降解。

该思路的价值在于把“持续暴露”转变为“按需启动”,有利于与疾病进程的关键阶段相匹配,也为研究蛋白质在不同时间节点的功能差异提供工具支撑。

从影响看,这一成果不仅拓宽了靶向蛋白降解技术的时空调控边界,也为蛋白质稳态调控研究建立新的实验平台。

更重要的是,研究在包括非人灵长类动物在内的多种模型中显示出稳定、高效的时空可控降解表现,说明该体系在复杂生理环境中的可行性得到更高层级验证,为后续围绕安全性、剂量窗口、组织分布与长期效应等问题的系统评估奠定基础。

从对策与路径看,面向疾病干预的实际需求,下一阶段的关键在于进一步提升组织靶向的可预测性与可重复性,完善对潜在免疫反应、代谢清除途径以及长期给药累积效应的评估,并围绕不同疾病场景选择更合适的招募配体与激活方式,形成可标准化的设计与验证流程。

同时,推进跨学科协同,将材料化学、结构生物学、药代动力学与临床需求对接,有助于加快从机制验证走向候选方案的转化速度。

这项突破性研究不仅展示了交叉学科创新的强大生命力,更彰显了我国在生命科学前沿领域的创新实力。

从基础研究到临床应用,超分子靶向降解技术的发展路径启示我们,破解生命科学难题需要打破学科壁垒,在分子设计与生物调控的交叉地带寻找突破口。

该成果为发展具有自主知识产权的蛋白质靶向药物提供了全新思路,有望引领下一代生物医药技术的创新发展。