分子胶（Molecular Glue, MG）为靶向肿瘤不可成药的靶点提供了一种新的方案，而现有的分子胶由于缺乏时空精准性限制了其在临床中的进一步发展。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
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
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
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。
该研究成果以“A Sonochemically Activatable Pro-Molecular Glue for Spatiotemporally Controlled Targeted Protein Degradation”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上。论文第一作者为南京大学博士生穆倩倩，通讯作者为南京大学甄叙教授。本研究工作得到国家自然科学基金项目和江苏省自然科学基金项目的资助。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.7024563?af=R