Cell：一篇PROTAC重磅论文

摘要：4月17日，最新发表在Cell杂志上的一项研究中，来自杜克大学、德克萨斯大学、阿肯色大学的一个科学家团队找到了一种能够提升PROTAC分子摄取的方法。这种新方法利用一种叫做CD36的蛋白质来帮助PROTAC进入细胞。研究显示，新方法使得进入癌细胞的PROTAC

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4月17日，最新发表在Cell杂志上的一项研究中，来自杜克大学、德克萨斯大学、阿肯色大学的一个科学家团队找到了一种能够提升PROTAC分子摄取的方法。这种新方法利用一种叫做CD36的蛋白质来帮助PROTAC进入细胞。研究显示，新方法使得进入癌细胞的PROTAC药物增加了7.7~22.3倍，治疗效果最高提升了23倍。小鼠研究表明，PROTAC摄取的提高导致了更强的肿瘤抑制作用。

该研究描述了一种利用细胞表面蛋白CD36的新型药物设计策略（图片来源：Nature）

横跨细胞膜脂质双分子层的被动扩散（与浓度梯度相关）被广泛认为是小分子药物吸收的主要机制。脂溶性小分子（分子量[MW]≤500 Da）更有可能通过细胞脂膜的高疏水性核心被动扩散穿过细胞膜。非常大的分子（例如，MW>800 Da）不能被动地穿过质膜。这一规律在很大程度上定义了小分子五规则（the rule of five,Ro5）。

然而，很多远超出Ro5的药物也可以被细胞吸收，比如PROTAC。虽然PROTAC分子量大且结构复杂，但其中一些分子具有令人惊讶的细胞渗透性和口服生物利用度。科学家们对这些超出Ro5（beyond Ro5, bRo5，MW>700 Da）的大尺寸分子的细胞摄取机制了解甚少。

受体介导的内吞作用是细胞吸收细胞外分子，尤其是那些尺寸过大而无法通过质膜扩散的生物分子的基本途径。在与内吞膜受体结合后，细胞外分子触发膜弯曲形成内吞坑或膜内陷。内体溶酶体（endolysosome）中的胞外分子实现内化后，分子可以在细胞内释放，受体可以再循环到细胞表面进行另一轮摄取。

在这项最新研究中，科学家们发现CD36在体外和/或体内通过其介导的EEA1/Rab5内体级联，结合并促进多种PROTAC和其它大尺寸分子和/或极性小分子药物（如rapalink-1, rapamycin, navitoclax, birinapant, tubacin和doxorubicin）的摄取和疗效。

PROTAC的细胞摄取、活性和生物学特性依赖于CD36介导的内吞作用

CD36介导的内吞作用是许多PROTAC体外和体内生物学功能所必需的，如基于VHL的BRD4 PROTAC SIM1-Me、MZ1和基于CRBN的临床阶段AR PROTAC ARV-110。前列腺淋巴结癌、22Rv1前列腺癌和HCC1806三阴性乳腺癌细胞中CD36的缺失在很大程度上阻断了这些PROTAC分子的抗增殖活性。这些结果表明，PROTAC的细胞摄取及体内、体外活性依赖于CD36介导的内吞作用。

通过可切割键靶向CD36的结构修饰可以提高PROTAC的渗透性和活性（）

基于这些发现，研究人员设计了一种新的化学内吞药物化学策略（chemical endocytic medicinal chemistry strategy），通过前药策略，利用结构修饰，改善PROTAC与CD36的结合。用靶向CD36的结构修饰策略，可显著提高PROTAC的细胞摄取、蛋白质降解效率以及体内外抗肿瘤活性。