靶向蛋白质降解(TPD)技术的快速发展已显示出对疾病治疗的重要影响。精确且有效的、靶向内源性蛋白质的降解工具对于加速治疗方法的进步至关重要。选择性巨自噬/自噬依赖于相关受体的活性,以实现溶酶体中对特定细胞内组分的降解,但用于肿瘤治疗和嵌合抗原受体(CAR)-T细胞改造的选择性自噬方法学仍有待探索。
2026年5月7日,南昌大学祝新根和黄凯共同通讯在Autophagy 在线发表题为Advancing targeted protein degradation: pLIRTAC’s role in glioma and CAR-T cell therapy的研究论文。
该研究开发了一种基于肽段的LC3相互作用区域靶向嵌合体(pLIRTAC),该嵌合体能够精确且高效地靶向降解AKT1,用于胶质瘤治疗。pLIRTAC在纯化后通过体外递送,还能抑制肿瘤细胞的生长。
对于CAR-T细胞疗法,pLIRTAC能够在体外和体内显著提升CAR-T细胞靶向裂解肿瘤细胞的功效。pLIRTAC通过LC3相互作用区域(LIR)基序与自噬相关蛋白结合,并通过蛋白质靶向短肽与靶蛋白结合,进而基于选择性自噬溶酶体途径靶向目标蛋白(POI)。
pLIRTAC已在体内和体外取得了显著成功,为控制细胞内的内源性异常蛋白质提供了一种强效且有效的工具,并有可能进一步拓展TPD技术的治疗应用。
TPD策略自提出以来便受到日益广泛的关注,相关技术不断发展,已至被视为一种潜力无限的药物开发方法。与主要聚焦于直接调控蛋白质活性的策略不同,TPD策略利用细胞的固有清除机制来消除特定的疾病相关蛋白。
TPD策略主要通过细胞内的两种蛋白质降解途径发挥作用:蛋白酶体途径和溶酶体途径。据报道,基于蛋白酶体途径已开发出众多极具前景的TPD药物,例如靶向蛋白水解嵌合体(PROTAC)、分子胶以及许多基于PROTAC的技术。
然而,蛋白酶体途径存在显著局限性,包括需要为靶蛋白识别特定的E3连接酶和合适的E3连接酶配体,并且仅限于降解胞内蛋白。与蛋白酶体途径不同,溶酶体途径能够降解细胞内外的非必要或受损蛋白质,以及受损的细胞器,并通过内吞作用、吞噬作用和/或自噬等多种过程来实现。
在选择性自噬过程中,在LIR的辅助下,被视为非必要或受损的“货物”可被选择性自噬受体(SARs)识别,并形成自噬体,最终被转运至溶酶体进行降解。因此,选择性自噬在清除致病蛋白或某些功能抑制性蛋白方面具有巨大潜力。
图1.pLIRTAC在体内外均能显著提高CAR-T细胞抗肿瘤治疗的疗效(摘自Autophagy)
随着核苷酸测序与蛋白质鉴定技术的发展,越来越多的疾病相关蛋白被鉴定出来,研究者们进一步聚焦于基于这些蛋白质调控的疾病治疗策略。例如,靶向降解AKT对包括胶质瘤在内的多种恶性肿瘤显示出显著且持久的抑制作用。抑制Tau蛋白聚集可改善阿尔茨海默病的进展,而降低DAPK1的过表达则可减轻脑缺血引起的脑损伤。
此外,抑制过表达的KDM5B可降低H3K4甲基化水平,从而抑制干细胞和癌细胞的恶性行为。为了选择性靶向这些细胞内的“异常”蛋白质,本研究利用了具有高选择性和小尺寸特点的LIR基序,并将其与能够特异性结合靶蛋白的短肽相结合,构建了一种能够特异性降解靶蛋白的靶向嵌合分子。本研究中,靶向降解KDM5B、AKT1和BATF均显示出显著效果,且对胞浆蛋白的降解效果明显优于对核蛋白的降解效果。
CAR-T细胞免疫疗法显示出显著的肿瘤治疗效果,其准确性和敏感性均高于其他特异性降解靶蛋白的靶向疗法。因此,CAR-T细胞免疫疗法在短时间内已取得多项有意义的突破。然而,研究者也发现T细胞耗竭是CAR-T细胞及其他抗肿瘤免疫疗法的主要障碍。
影响T细胞耗竭的关键基因包括BATF、IKZF2、TLE4、TGFBR2、ADORA2A、Fli1、TOX和Arid1a。设计针对这些蛋白的降解工具极有可能抑制T细胞耗竭,并进一步增强CAR-T细胞抗肿瘤疗法的疗效。在大多数CAR-T细胞工程化过程中,T细胞在将CAR引入基因组时通常需要依赖成簇规律间隔短回文重复序列(CRISPR)系统的辅助。这可能会增加CAR-T细胞筛选的难度,并抑制CAR-T细胞的活性。
因此,作者设计了一种策略,通过P2A肽在CAR的C末端共表达CAR和靶向特定耗竭相关蛋白进行降解的肽序列(pLIRTAC)。该方法成功减少了转染轮次和筛选时间,并显著增强了CAR-T细胞的持久性。
在本研究中,作者设计了一种基于LIR和蛋白质靶向肽的、可用于降解细胞内蛋白质的工具,命名为pLIRTAC。该工具能够快速高效地降解细胞内靶蛋白,也可用于筛选具有更优靶向降解能力的LIR基序。通过体内和体外应用,作者证实pLIRTAC能够显著降解靶蛋白并影响其对细胞功能的作用。
在肿瘤治疗研究中,pLIRTAC不仅可直接应用于降解靶蛋白以抑制肿瘤的发生与发展,还可通过靶向CAR-T细胞相关蛋白的耗竭来增强免疫治疗的疗效。
总体而言,pLIRTAC极大地补充了TPD策略在疾病治疗中的应用,从而提供了一种简单有效的药物开发工具,进而展现了一种具有前景的治疗方法。
参考消息:https://doi.org/10.1080/15548627.2026.2668653