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目前靶向蛋白降解（TPD）技术在降解膜蛋白等方面存在挑战，如合成困难、肿瘤穿透性差等。研究人员开发了共价肽基溶酶体靶向降解平台（Pep - TACs）。结果显示其能有效降解 PD - L1，增强抗肿瘤免疫反应，还可穿越血脑屏障。该研究为癌症免疫治疗提供新途径。
在生命科学和医学领域，靶向蛋白降解（TPD）技术是近年来备受瞩目的研究方向。它就像一把精准的 “分子剪刀”，旨在特异性地降解那些与疾病发生发展密切相关的蛋白质，为攻克各种疑难病症带来新的希望。然而，这把 “剪刀” 目前还不够锋利。现有的 TPD 技术在面对膜蛋白（约占编码基因的 40%）和细胞外分泌蛋白时，显得有些力不从心。比如，基于抗体的溶酶体靶向嵌合体（LYTACs）虽然为膜蛋白降解提供了一种有效策略，但它在合成上困难重重，就像搭建一座复杂的积木城堡，每一块 “积木” 都很难拼接；而且其穿透实体肿瘤的能力有限，尤其是穿越血脑屏障（BBB）时更是 “困难重重”，仿佛遇到了一道难以跨越的高墙。这些问题严重限制了 TPD 技术的发展和应用，也让科研人员们陷入思考：如何才能找到一种更高效、更便捷的方法来降解这些棘手的蛋白质呢？
为了解决这些难题，中山大学深圳校区药学院的研究人员展开了深入研究。他们致力于开发一种全新的平台，期望能够突破现有技术的瓶颈。经过不懈努力，研究人员开发出了一种模块化的基于共价肽的溶酶体靶向降解平台（Pep - TACs）。该平台具有诸多优势，能够有效降解靶蛋白，特别是在癌症免疫治疗方面展现出巨大的潜力，相关研究成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。首先，通过 TCGA 数据库分析多种肿瘤中不同溶酶体靶向受体的表达情况，以此筛选理想靶点。其次，采用化学合成方法制备相关共价肽和修饰氨基酸。此外，运用细胞实验技术，如细胞结合实验、内吞实验等探究 Pep - TACs 的功能；利用体内实验建立多种肿瘤模型，评估其抗肿瘤效果 。
下面来看看具体的研究结果：
- TFRC 是 TPD 设计的理想靶点：研究人员利用 TCGA 数据库，对多种肿瘤中不同溶酶体靶向受体（LTRs）的表达进行分析，发现转铁蛋白受体（TFRC）在多种肿瘤中的表达水平普遍高于其他 LTRs，且具有环境稳定性、受体可回收性等优点。在细胞水平的评估也显示，TFRC 在人和小鼠肿瘤细胞中均有强表达。这一系列研究表明，TFRC 是 TPD 平台设计的理想靶点。
- 基于 TFRC 的 Pep - TAC 能与 POI 强结合并诱导内吞：研究人员设计了一系列 Pep - TACs，通过实验发现，不含连接子的 Pep - 1 能显著结合 TFRC 和 PD - L1，但连接子的存在会降低结合亲和力。不过，Pep - 1 相比对照肽 GA，能被 TFRC 过表达的肿瘤细胞显著内吞。然而，Pep - 1 对 B16 细胞表面膜 PD - L1 的降解效果有限，这表明需要进一步优化嵌合肽以提高靶点降解效率。
- 共价 Pep - TAC 可显著降解 PD - L1：为解决上述问题，研究人员引入芳基磺酰氟基团（ASF）并进行修饰得到 k - ASF。实验显示，k - ASF 的反应速率比 ASF 快 2.5 倍。合成的一系列共价 Pep - TACs（如 f12x、s11x、y10x、v9x）能在 2h 和 24h 显著降低 B16 和 MC38 细胞表面 PD - L1 的表达，且 48h 时仍能维持降解效果，其中 s11x 和 v9x 的降解效果更为显著，可使细胞内 PD - L1 整体蛋白水平下降，最高降解率分别达 76% 和 91%。通过 WB 分析和蛋白质质谱等实验，证实了共价 Pep - TAC 与 PD - L1 的共价结合。
- TFRC 介导的内吞是共价 Pep - TAC 的主要机制：实验表明，v9x 能有效阻断 PD - 1/PD - L1 相互作用，且结合亲和力比非共价 Pep - 1 更高。在 TFRC 敲低的 B16 细胞中，Pep - TACs 的内化和 PD - L1 的降解明显受损，证明其依赖 TFRC 介导的内吞作用。同时，研究发现 TFRC - Pep - TAC - PD - L1 三元复合物会部分被 TFRC 回收至细胞表面，但共价 Pep - TACs 仍能阻断 PD - 1/PD - L1 相互作用，持续降解 PD - L1。
- 共价 Pep - TAC 在肿瘤微环境中显著诱导 PD - L1 溶酶体降解：在 pH7.4 时，共价 v9x 可通过 TFRC 依赖的溶酶体降解途径显著降解 PD - L1，且在肿瘤微环境模拟条件下（如酸性 pH、IFN - γ 刺激），v9x 仍能有效降低 PD - L1 表达，且在酸性条件下其对 PD - L1 的亲和力增强，降解效果更好。此外，v9x 对肿瘤细胞、树突状细胞和巨噬细胞的增殖影响较小，还能增强巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，提升 T 细胞分泌 IL - 2 的能力，且对细胞蛋白质组的扰动较小。
- Pep - TACs 在皮下肿瘤模型中发挥抗肿瘤作用：在 MC38 荷瘤小鼠模型和抗 PD - 1 耐药的 B16 肿瘤模型中，Pep - TACs，尤其是共价 v9x，能显著抑制肿瘤生长，增强肿瘤浸润 CD8+T 细胞的数量和功能，降低肿瘤细胞、肿瘤浸润 DCs 和巨噬细胞上 PD - L1 的表达，且无明显毒性，引发强烈的抗肿瘤免疫反应。
- 共价 Pep - TAC 可体外穿越血脑屏障并显著抑制脑肿瘤生长：实验表明，FITC 标记的 v9x 能在体内显著积累于大脑等器官，且可穿越体外血脑屏障模型。在小鼠原位脑肿瘤模型中，Pep - TACs，特别是 v9x，能显著抑制脑肿瘤生长，延长荷瘤小鼠的生存期，增强脑肿瘤中 CD8+T 细胞的浸润和功能，降低肿瘤细胞、胶质细胞、肿瘤浸润 DCs 和巨噬细胞上 PD - L1 的表达，还能诱导肿瘤特异性免疫记忆，预防肿瘤复发。
研究结论和讨论部分指出，Pep - TACs 平台为膜蛋白降解提供了一种高效的新方法，具有独特优势。它以肿瘤过表达且具有强大内吞和回收能力的 TFRC 为靶点，通过模块化设计和共价修饰，实现了在复杂肿瘤微环境中对 PD - L1 的高效降解。不仅如此，Pep - TACs 能够有效穿越血脑屏障，在脑肿瘤治疗中展现出巨大潜力，为脑肿瘤及其他脑部疾病的治疗开辟了新的道路。这一研究成果为癌症免疫治疗领域带来了新的曙光，有望推动相关疾病治疗的进一步发展，让更多患者受益 。
