2021年11月6日～7日，由中国科协与中国科学院、中国工程院共同主办，联合国教科文组织、国际科学理事会、世界工程组织联合会支持的第三届世界科技与发展论坛在北京召开。论坛聚焦“开放·信任·合作”主题，开展主题报告、高端对话、重大发布等系列活动，并围绕数字经济、开放科学与开源创新、中小企业国际创新合作、女科学家等主题举办系列平行论坛。联合国副秘书长刘振民向论坛发表视频致辞。

来自全球19个国家和地区的205位嘉宾出席论坛相关活动，其中诺贝尔奖获得者7位，国内外院士43位。丁肇中、安德烈·海姆等多位诺贝尔奖得主发表视频演讲，来自19个国家和地区的200余位嘉宾以线上线下结合的形式展开研讨交流。

在此次论坛闭幕式上，中国化学会副理事长帅志刚发布最新评出的“2021年度化学领域十大新兴技术”，靶向蛋白质降解（利用我们的细胞机制来革新制药业）成功入选。

靶向蛋白降解技术是通过改变蛋白质稳态来干预和调控疾病过程的技术，是近十年迅速发展起来的一项干扰蛋白质功能的重要技术和重要研究领域。目前应用最广泛的靶向降解技术主要是利用泛素化-蛋白酶体系统，通过多肽和小分子类PROTAC来实现胞内蛋白的降解，目前已有一些采用该技术研发的靶向蛋白降解剂正在进行临床试验。但是该技术只能降解胞内蛋白，对膜蛋白和胞外蛋白却无能为力。随着降解机制和降解对象的拓展，近几年相继涌现出各类新型靶向蛋白降解技术，包括溶酶体靶向嵌合体（LYTAC）技术、自噬靶向嵌合体（AUTAC）技术、自噬小体绑定化合物（ATTEC）技术以及分子伴侣介导的自噬（CMA）嵌合体技术。靶向蛋白降解技术将在多种疾病领域具有广阔的应用前景和发展空间。因此，时刻关注靶向蛋白降解剂发展动态和前沿技术，对于创制以患者为中心、以临床价值为导向、以满足治疗需求为目标的新药具有十分重要的意义。

一、靶向蛋白降解技术概述

许多疾病的发生和发展均与蛋白质的异常表达或聚集有关。针对这类疾病的病理机制，传统的药物研发思路是开发各种小分子或大分子蛋白抑制剂，通过占据和阻断靶标蛋白的活性作用位点，抑制蛋白的功能活性，从而发挥治疗疾病的作用。此类技术模式是“占据驱动”的药物研发策略，需要靶标蛋白具有明确的“可成药性”的活性口袋或结合位点，这使得许多不具有活性结合域的蛋白质（如非酶蛋白质）或具有不易结合位点的蛋白质成为“不可成药”的靶点，使新药的创制设计受到极大的限制，也使得许多疾病无药可治。

传统的小分子蛋白抑制剂需要在一定时间内保持较高的药物浓度，以保证药物与靶点的有效结合，因此易引起药物的脱靶效应与不良反应。此外，小分子蛋白抑制剂可能使蛋白代偿性增加或发生基因突变，导致对蛋白抑制剂产生耐药性。

近几十年发展的基因干扰技术，如RNAi技术和CRISPR技术，从基因水平对蛋白质表达进行调控，进而影响蛋白质的总体表达水平。尽管基因干扰技术突破了蛋白质结构层面对药物设计的限制，但此类技术存在“脱靶”风险高、发挥效应时间长导致细胞启动补偿机制等问题和挑战，严重制约其发展。

近十年发展起来的靶向蛋白质降解技术是通过利用真核细胞中固有的调控蛋白质稳态的蛋白质降解机制，干扰蛋白质功能的新技术，是一种“事件驱动”的新药设计模式和新药创制策略，它无需靶标蛋白具有明确的“可成药性”的活性口袋或结合位点，只需能识别靶标蛋白即可，这使得许多不具有活性结合域的蛋白质（如非酶蛋白质）或具有不易结合位点的蛋白质成为“可成药”的靶点，为不可成药靶标提供了全新的调控策略和研究工具，极大地拓展了新药设计和新药创制的空间，也将使许多疾病的药物治疗成为可能。

靶向蛋白降解技术的兴起在很大程度上解决了小分子蛋白质抑制剂和基因干扰技术所面临的困境。目前，该技术领域发展最为成熟的是基于泛素化-蛋白酶体系统降解途径的蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）技术。

随着降解机制和降解对象的拓展，近几年相继涌现出各类新型靶向蛋白质降解技术，包括溶酶体靶向嵌合体（LYTAC）技术、自噬靶向嵌合体（AUTAC）技术、自噬小体绑定化合物（ATTEC）技术以及分子伴侣介导的自噬（CMA）嵌合体技术。

二、基于泛素-蛋白酶体系统的PROTAC蛋白质降解技术

泛素-蛋白酶体系统（UPS）负责细胞内80%以上内源性蛋白的降解，在调节细胞的生命活动中起着重要作用，如细胞周期调控、信号转导、核酸密码翻译等。蛋白质的泛素化修饰通常需要3种关键的酶共同作用，包括泛素化酶E1（E1活化酶）、泛素结合酶E2（E2结合酶）和泛素连接酶（E3连接酶）。在泛素（Ub）修饰过程中，首先E1活化酶通过消耗ATP激活游离泛素，然后将活化的泛素呈递给E2结合酶，随后E3连接酶招募E2结合酶和靶蛋白，从而将E2结合酶上的泛素转移到靶蛋白。当第一个泛素分子转移到靶蛋白上后，泛素分子相继连接到靶蛋白上，形成多聚泛素链。被多泛素化后修饰的靶蛋白随即被蛋白酶体识别并降解。PROTAC技术就是近十年来利用泛素-蛋白酶体系统的这种靶向蛋白降解机制而发展起来的全新的药物研发策略和研究工具。

（一）泛素

泛素是一种存在于所有真核生物（大部分真核细胞）中的小蛋白。泛素由76个氨基酸组成，分子量大约8.451kDa。它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被26S蛋白酶体降解。26S蛋白酶体上调节亚基上的一些受体可以识别K48和K11位连接的多聚泛素化蛋白，20S核心亚基在ATPase供能下水解底物。泛素也可以标记跨膜蛋白，参与蛋白质的膜泡运输。非典型泛素链在细胞信号传导，内吞，以及DNA损伤修复，调控NF-κB通路中起着重要作用。它在真核生物中具有高度保守性，人类和酵母的泛素有96%的相似性。

（二）蛋白酶体

蛋白酶体广泛分布于细胞质和细胞核中，26s蛋白酶体是一种分子量为2000的多亚基复合物，约有50种蛋白质亚基组成。具有多种蛋白水解酶活性，并且具有泛素依赖性。

蛋白酶体核心复合物约700，沉降系数为20S，由4个同轴的环组成，每个环由7个亚基组成，形成一种桶状结构．位于桶状结构外侧的两个环称为α环，由7个α亚基组成。桶状结构内侧的两个环为β环， 由7个β亚基组成, 其中β1、β2和β5具有苏氨酸蛋白酶活性位点，具体来说β，具有Caspase样肽酶活性，β2具有胰蛋白酶样活性，βs具有胰凝乳蛋白酶样活性。这些活性位点处于20S中心复合物内部，从而可以有效地防止非特异性蛋白质的降解。20S核心复合物两端可与三种调节复合物或激活物结合，如与19S调节复合物结合即构成26S的蛋白酶体复合体。19S调节复合物通过a环与核心复合体相结合。19S调节复合物由17个不同亚基组成，由两部分构成，一个是基底复合物，另一个是盖复合物。前者由6个ATP酶亚基和2个非ATP酶亚基组成，后者由9个亚基组成。基底复合物中的ATP酶亚基分别被命名为Rpt 1～6，负责核心复合体降解腔通道的开启，具有降解底物去折叠和帮助降解底物进入降解腔等功能。盖复合物在泛素依赖的蛋白质降解过程中主要发挥识别泛素降解信号和去泛素化的作用。由此可见，盖复合物与基底复合物的协同作用保证了带有多泛素化标签的底物蛋白质能够进入中心复合体活性中心并被降解为短肽。值得注意的是，原核细胞的蛋白酶体本身就缺少盖复合物。但研究表明，某些非泛素化的降解底物也能够被这种没有盖复合物的蛋白酶体所降解，人为解离掉盖复合物的蛋白酶体也能以ATP依赖的方式降解非泛素化的底物。

另一种与蛋白酶体核心复合体结合的复合物是11S 调节因子，也称为PA28激活因子。该复合物也能够促进短肽的水解，水解的过程不依赖ATP，并且水解的底物也无需与泛素结合。PA28分子量为20的复合物，由a和β亚基组成，两个亚基形成异源7聚体，并可以结合到核心复合体的两端，同时也可以与19S 调节复合物组成“混合蛋白酶体”。研究认为，PA28在体内抗原加工中发挥作用，而且通过与γ干扰素的相互作用参与免疫蛋白酶体β亚基的表达。

蛋白质是生命功能的体现者，而蛋白酶体直接影响某些蛋白质的更新，其中包括错误折叠蛋白和许多在生命活动中起重要作用的蛋白质，如p53、cyclin 等，显然这些蛋白质数量的调节会直接影响相关的生物学功能。

蛋白酶体的功能涉及细胞周期控制、细胞凋亡、应激反应、DNA修复、基因转录、抗原提呈、信号转导、癌症、炎症、神经退行性疾病的发生等。

（三）PROTAC结构

PROTAC是一种基于泛素-蛋白酶体系统的蛋白质降解技术，采用该技术研发的靶向蛋白降解剂是一种杂合双功能的小分子或多肽化合物，它是通过连接子（Linker）将靶蛋白结合配体（PBD）与E3连接酶配体而成。

（四）PROTAC靶向降解蛋白质的原理

PROTAC靶向降解蛋白质的原理是通过拉近靶蛋白和泛素连接酶E3的距离，形成“靶蛋白-PROTAC-E3连接酶”三元复合物，继而给靶标蛋白贴上泛素化标签，最终利用泛素-蛋白酶体系统降解靶蛋白。在完成对靶蛋白的泛素化标记后，PROTAC可脱离靶蛋白和E3连接酶，在细胞内循环利用。

（五）PROTAC技术的优势

1、PROTAC只需具备与靶蛋白结合活性，不需要直接抑制靶蛋白的功能活性，作用范围广、活性高，可以靶向传统“不可成药”的靶点。而且PROTAC对于没有活性位点的蛋白，如支架蛋白等，只要能够产生结合作用就可以诱导相关蛋白被降解，可以大大提高靶点的范围。

2、PROTAC通过“事件驱动”模式降解蛋白，不是影响蛋白的功能，而是介导致病靶蛋白被降解。只需亚化学剂量（催化剂量）的PROTAC分子与靶蛋白以非共价作用力瞬态结合即可实现靶蛋白的降解，因此具有效率高、毒副作用弱、耐受性强的特点。

3、只要PROTAC介导三元复合物的形成并给靶蛋白打上泛素化的标签，理论上是可以循环反复使用的。

（六）PROTAC技术的缺点

1、大多数PROTAC分子量大，溶解性不高，渗透性不佳，口服吸收差、生物利用度低。

2、PROTAC活性的发挥依赖于某种特定的E3连接酶和蛋白酶体，受限于对应E3连接酶和蛋白酶体在特定细胞的表达量，同时也可能引起E3连接酶的耐受性。

3、目前，PROTAC技术主要利用的是细胞内的泛素-蛋白酶体系统，该途径作用的是胞内蛋白，无法降解不具有胞内结合域的膜蛋白或胞外蛋白。

（七）能被PROTAC降解的蛋白

目前，已经有超过100种蛋白被成功降解。这些靶点包括:

1、激酶类，如RIPK2、BCR-ABL、EGFR、HER2、c-Met、TBK1、CDK2/4/6/9、ALK、Akt、CK2、ERK1/2、FLT3、PI3K、BTK、Fak等。

2、BET蛋白，如BRD2/4/6/9。

3、核受体，如AR、ER等。

4、其他蛋白，如MetAp-2、Bcl-xL、Sirt2、HDAC6、Pirin、SMAD3、ARNT、PCAF/GCN5、Tau、FRS2等。

这其中就包括“不可成药靶点”，如转录因子调节蛋白pirin、表观遗传相关蛋白PCAF/GCN5等。

（八）进入临床试验的PROTAC

截至2021年底，已有十几款PROTAC进入临床试验。

1、ARV-110，阿尔维纳斯公司研发，靶向雄激素受体降解剂，用于前列腺癌，正在进行II期临床试验。

2、ARV-471，阿尔维纳斯公司研发，靶向雌激素受体降解剂，用于乳腺癌，正在进行II期临床试验。

3、ARV-766，阿尔维纳斯公司研发，靶向雄激素受体降解剂，用于前列腺癌，正在进行I期临床试验。

4、增强型LDD，百时美施贵宝公司研发，靶向 雄激素受体降解剂，用于前列腺癌，正在进行I期临床试验。

5、DT2216，辩证法公司研发， 靶向BCL-XL降解剂，用于血液癌体和实体瘤，正在进行I期临床试验。

6、KT-474 ，凯美拉/赛诺菲公司研发，靶向IRAK4降解剂，用于类风湿性关节炎等自身免疫疾病，正在进行I期临床试验。

7、KT-413，凯梅拉公司研发，靶向IRAK4 降解剂，用于MYD88突变型弥漫性大B细胞淋巴瘤，正在进行I期临床试验。

8、KT-333 ，凯梅拉公司研发，靶向STAT3降解剂，用于血液癌和实体瘤，正在进行I期临床试验。

9、NX-2127，纽瑞克斯公司研发，靶向BTK 降解剂，用于B细胞恶性肿瘤，正在进行I期临床试验。

10、NX-5948， 纽瑞克斯研发，靶向 BTK降解剂，用于B细胞恶性肿瘤和自身免疫疾病，正在进行I期临床试验。

11、CG001419 ，卡尔根公司研发，靶向TRK降解剂，用于实体瘤，正在进行I期临床试验。

12、CFT8634， C4疗法公司研发，靶向BRD9降解剂，用于滑膜肉瘤，正在进行I期临床试验。

13、FHD-609，雾角公司研发，靶向BRD9降解剂，用于滑膜肉瘤，正在进行I期临床试验。

14、DKY709，诺华公司研发，靶向Helios（IKZF2）降解剂，用于实体瘤，正在进行I期临床试验。

15、CC-90009，百时美施贵宝 研发，靶向GSPT1降解剂，用于急性髓系白血病，正在进行I期临床试验。

16、CC-92480，百时美施贵宝研发，靶向Ikaros/Aiolos（IKZF1/3）降解剂，用于多发性骨髓瘤 正在进行I期临床试验。

17、CC-99282，百时美施贵宝研发，靶向Ikaros/Aiolos（IKZF1/3）降解剂，用于淋巴瘤，正在进行I期临床试验。

18、CFT7455，C4疗法公司，靶向Ikaros/Aiolos（IKZF1/3）降解剂，用于多发性骨髓瘤和淋巴瘤 ，正在进行I期临床试验。

（九）PROTAC技术最新进展

1、第一代多肽类PROTACs采用β-TrCP和VHL作为E3连接酶，但多肽分子的细胞通透性和稳定性问题限制了其临床应用。

2、第二代小分子PROTACs采用MDM2、IAPs、CRBN和VHL作为E3连接酶，使得PROTAC技术在靶向蛋白质降解技术领域获得迅速发展。

3、最新发展的PROTAC技术

（1）光控PROTAC

光控蛋白降解技术（PHOTAC）是通过将偶氮苯结构作为光开关引入到PROTAC分子结构中，从而实现光诱导蛋白降解。

（2）抗体-PROTAC偶联物

抗体-PROTAC偶联物是将PROTAC概念应用到抗体偶联药物的设计中，通过将单抗与PROTAC进行偶联，选择性降解靶标特异细胞的蛋白，从而实现PROTAC技术的细胞特异性。

（3）抗体类PROTAC

抗体类PROTAC是一种双特异性抗体，通过同时靶向位于细胞膜上的E3连接酶（RNF43）和程序性死亡配体（PD-L1），从而实现PD-L1的降解。

三、基于内吞-溶酶体途径的LYTAC蛋白质降解技术

内吞-溶酶体途径主要负责胞外蛋白与跨膜蛋白的降解，在细胞的营养摄取、信号传递、抗原呈递和储存过程中发挥着重要作用，主要经由网格蛋白介导的内吞（CME）方式来实现蛋白质在溶酶体的降解。

LYTAC（溶酶体靶向嵌合体）是一种基于内吞-溶酶体途径的蛋白降解技术，于2020年7月首次利用内吞-溶酶体途径，通过靶向蛋白的胞外结构域，实现胞外蛋白和膜蛋白的靶向降解，有利于降解更多“不可成药”靶标，极大地拓展了靶向蛋白降解技术的应用空间。

（一）内吞

内吞是指细胞膜对不能渗透的大分子物质通过质膜上肌动蛋白的收缩，使质膜内陷，将胞外的固体颗粒或液体包入，形成小池面进入细胞内部，这一现象称之为内吞或入胞，是细胞外物质通过膜内陷和内化进入细胞的过程，被认为是细胞对微粒作用的主要机制，很多细胞都有这种能力。所有真核细胞都具有内吞功能。

细胞内吞分为三类：第一类是吞噬（内吞物为固体），由专门的吞噬细胞完成，如单核巨噬细胞。第二类称为胞饮（内吞物为液体）。第三类是由微粒和细胞表面的性质决定的内吞作用，包括受体介导、吸附介导的过程。

（二）溶酶体

溶酶体是分解蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的细胞器。溶酶体具单层膜，形状多种多样，是0.025～0.8微米的泡状结构，内含许多水解酶，溶酶体在细胞中的功能，是分解从外界进入到细胞内的物质，也可消化细胞自身的局部细胞质或细胞器，当细胞衰老时，其溶酶体破裂，释放出水解酶，消化整个细胞而使其死亡。

溶酶体一般为真核细胞中的一种细胞器；为单层膜包被的囊状结构，大小（在电镜下显示多为球形，但存在橄球形）直径约0.025～0.8微米；内含多种水解酶，专为分解各种外源和内源的大分子物质。1955年由比利时学者Cristian de Duve等在鼠肝细胞中发现。

溶酶体是一种动态结构，在不同类型细胞中，溶酶体的形态、大小不同。一般呈球形小泡，内含多种多样的酸性水解酶，可分解各种外源或内源的大分子物质。因而溶酶体被比喻为细胞内的“酶仓库”、“消化系统”。

溶酶体除了具有吞噬消化作用外，还具有自溶作用，即某些即将衰老的细胞靠溶酶体破裂释放出各种水解酶将自身消化。此外，溶酶体内的酶也可释放到细胞外，对细胞外基质进行消化。

（三）LYTAC技术

利用相对非特异性的溶酶体降解途径来选择性降解目标蛋白极大地扩展了靶标的选择范围，LYTAC技术是利用聚糖标签标记细胞外蛋白从而靶向到溶酶体进行降解的。 有专家指出，溶酶体途径理论上可以降解各种生物大分子甚至包括细胞器，另一方 面，溶酶体也可以降解本来通过蛋白酶体降解的蛋白。因此，溶酶体靶向的降解技术在理论上可能可以降解各种致病蛋白、蛋白聚集体、DNA/RNA、细胞器、病原体、脂类、过氧化酶体等多种疾病相关物质。LYTAC技术主要利用内吞—溶酶体途径，因此适用于细胞外蛋白及细胞膜蛋白。

（四）LYTAC结构

LYTAC主要由两个结合域组成，其中一个是靶向细胞表面的溶酶体靶向受体（LTR）的寡聚糖结构，另一个是靶向靶蛋白的抗体、多肽或小分子，两者通过一个化学链连接在一起。

（五）LYTAC靶向降解蛋白质的原理

LYTAC技术是利用细胞降解蛋白质的机制来实现对于细胞外或细胞膜上的蛋白质进行降解，其原理是：LYTAC分子的靶蛋白配体首先与靶蛋白的胞外结构域结合，同时寡聚结构与细胞表面的LTR结合，三者形成LTR-LYTAC-靶蛋白三元复合物；而后，复合物经网格蛋白介导内吞进入细胞内，并经囊泡运送到早期内体中；随着内体酸化，三元复合物中的LTR解离并回到细胞膜或高尔基体，LYTAC与靶蛋白的复合物被继续转运至溶酶体中降解，其中LYTAC分子与蛋白解离后是否可以再次循环降解蛋白还有待进一步研究。

（六）LYTAC产品

目前，已报道的LYTAC只有两种，分别是非阳离子依赖型甘露糖-6-磷酸受体（CI-M6PR）和去唾液酸糖蛋白受体（ASGPR），其对应的配体分别是多聚甘露糖-6磷酸（M6P）和N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）。

（七）优势

LYTAC技术利用了普遍表达的内源性降解途径降解细胞外蛋白和细胞膜蛋白，弥补了PROTAC等蛋白降解技术仅可降解细胞内蛋白结构域的局限性，实现了细胞外和细胞膜蛋白的降解，极大地拓展了靶向蛋白降解技术的应用空间。

（八）不足

1、目前报道的两种LYTAC均是抗体类大分子，小分子类LYTAC仍有待研究开发。

2、目前报道的两种LYTAC结构中的糖结构与抗体的偶联方式均非特异性，两者的最佳连接位点无法确定，给这类药物的设计带来巨大挑战。

3、LYTAC的药代动力学性质不佳，易被清除。

4、LYTAC分子具有较强的免疫原性，可能诱导免疫反应。

5、LTR在大多数细胞表面广泛表达LYTAC选择性不佳，可能导致安全性问题。因此，如何避免LYTAC分子靶向只表达LTR但不表达靶蛋白的细胞，提高其选择性和安全性，是LYTAC技术亟待解决的问题。

四、基于自噬-溶酶体途径的AUTAC、ATTEC、靶向CMA的嵌合体蛋白质降解技术

自噬是细胞清除自身受损或无用蛋白质或细胞器，维持细胞的稳态和正常生命活动的重要过程。

AUTAC技术、ATTEC技术与靶向CMA的嵌合体技术均为基于细胞自噬-溶酶体途径开发的靶向降解技术。与PROTAC等依赖泛素化-蛋白酶体途径的技术相比，AUTAC、ATTEC、靶向CMA的嵌合体等基于自噬通路的途径能够降解不可溶的蛋白多聚体，未来有希望在神经退行性疾病的治疗上得到广泛应用。

（一）自噬

自噬本是细胞为了应对能量或营养物质短缺而产生的一种应激反应。当细胞处于饥饿环境或受到损伤时，损伤的细胞器碎片、错误折叠的蛋白质等物质会被包裹在自噬体中进入自噬途径。在自噬的最后阶段，自噬体会与溶酶体融合，自噬体的内容物也会随之被溶酶体内的各种酶类降解为氨基酸等基础分子。由于自噬途径在多种生理和病理条件下的重要功能，目前已有多种靶向自噬途径的药物处在研发当中，但这些药物通常缺乏选择性。

很长一段时间以来，细胞自噬被认为是一个缺乏选择性的过程。但近年来的研究表明，除了无选择性的自噬以外，同样存在一种选择性的自噬过程。与具备高度选择性的泛素化-蛋白酶体降解途径类似，选择性自噬同样需要对靶标事先进行泛素化标记（此处需要注意，泛素化-蛋白酶体途径的泛素化修饰为K48位点连接的多泛素化修饰，而自噬过程需要的泛素化修饰则是通过K63位点相连接）。K63泛素化修饰是一种自噬途径的“吃了我”的信号，该修饰会被自噬受体识别，而自噬受体则通过其LC3相互作用区与自噬体膜上的LC3蛋白相连接，从而将靶标转运至自噬体中并完成后续降解过程。与依赖泛素化-蛋白酶体途径的PROTAC技术相比，自噬体途径的优势不言而喻：自噬体能够降解大规模聚积的变性蛋白（这在很多神经退行性疾病中常常见到），甚至能够清除整个受损伤的细胞器（只要自噬体装得下），而PROTAC则只能降解那些在细胞质基质中“可溶”的蛋白。

（二）AUTAC技术

自噬靶向嵌合体（AUTAC）是基于机体清除A群链霉菌（GAS）的自噬机制设计的。2019年，日本东北大学的Hirokazu Arimoto研究团队在Molecular Cell杂志上率先报道了这一技术：AUTAC技术的提出受到了抗菌自噬过程的启发。在真核细胞受到链球菌入侵后，链球菌蛋白会被K63泛素化修饰并随后进入自噬降解途径。而Hirokazu Arimoto课题组既往的研究表明，链球菌表面的S-guanylation修饰是K63泛素化修饰的前置步骤，因此S-guanylation修饰很有可能是一种特异性的自噬信号。该研究团队接下来设计了一系列靶向MetAP2、FKBP12、BET、TSPO等蛋白的AUTAC分子：这些分子的一端可以特异性识别靶蛋白，另一端为模拟S-guanylation修饰的基团。

除了靶向降解单个蛋白，该研究团队还测试了AUTAC分子对线粒体的降解能力。该实验使用的AUTAC4分子的靶标是定位于线粒体表面的蛋白TSPO。数据表明，AUTAC4分子可以成功引起线粒体的K63泛素化修饰和降解。

1、AUTAC结构

AUTAC由3部分组成，分别是靶蛋白的靶向配体、连接子和降解标签鸟嘌呤衍生物。

2、AUTAC靶向降解蛋白的原理

AUTAC靶向降解蛋白的原理是通过降解标签模拟S-鸟苷酸化修饰，诱导靶蛋白的多聚泛素化，进而招募自噬体实现溶酶体途径降解。

3、AUTAC技术的优势

AUTAC与PROTAC相似，也是通过诱导靶蛋白的多聚泛素化实现蛋白质降解；但是与PROTAC不同，AUTAC是通过自噬-溶酶体途径实现蛋白降解，因此具有更加广泛的降解范围，不仅可以降解细胞质蛋白，还可以实现碎片化的细胞器降解。

4、AUTAC技术的不足

AUTAC技术还存在以下问题有待解决：

（1）AUTAC技术的潜能还有待进一步开发，如AUTAC是否可以降解蛋白聚集体等。

（2）AUTAC技术的多聚泛素化降解标签的具体作用机制还有待进一步深入研究。

（3）在降解速率方面，AUTAC的速度比PROTAC慢，一般PROTAC降解过程只需要1小时，而AUTAC需要几个小时

（三）ATTEC技术

自噬小体绑定化合物（ATTEC）由复旦大学生科院鲁伯埙教授于2019年首次发表在Nature杂志上，该化合物可同时作用于靶蛋白和自噬小体蛋白LC3，从而拉近靶蛋白与LC3之间的距离，实现两者的捆绑。LC3可进一步诱导自噬泡包裹靶蛋白，形成自噬小体，随后将自噬小体运输到溶酶体，从而实现靶蛋白的降解。

在这项研究中，鲁伯埙教授在细胞水平和亨廷顿病（HD）动物模型上对ATTEC的疗效进行了验证。与AUTAC类似，ATTEC技术同样基于细胞自噬途径开发，但二者分子类型有所不同。AUTAC分子采用的是类似PROTAC的“两端靶向小分子+中间linker”的模式，而ATTEC分子则采用了“分子胶”的原理，不需要linker的介入。

亨廷顿病（HD）为遗传性进行性神经变性疾病，以异常的自主运动、认知功能障碍和精神疾病为临床特征，中老年发病，发病后10～15年死亡。目前神经科学的研究基本已经证明HTT基因突变是HD的主要病因。HTT基因的1号外显子区域有一段CAG重复序列（密码子CAG对应的氨基酸是谷氨酰胺，缩写为Q，因此这一段DNA序列对应的氨基酸序列被称为polyQ）。正常人群中这一重复序列的长度为6～35个重复，但如果这段序列发生扩增（超过36个重复序列），过长的polyQ会导致HTT蛋白溶解度降低并在细胞内聚集，进而导致出现HD相关的症状。

鲁伯埙教授的这项研究旨在寻找一种能够利用自噬途径来降解细胞内聚积的HTT突变蛋白。LC3是位于自噬体膜表面的一种蛋白，因此一个较为直接的思路就是找到这样一种小分子，它能够以一种“分子胶”的方式将LC3蛋白与靶蛋白连接在一起。研究人员采用了高通量筛选的方法，成功从一个由3375个小分子化合物组成的库中筛选到了2个小分子，它们既能与LC3结合，又能与突变的HTT蛋白结合，但不与野生型HTT蛋白结合；在对这两个小分子的构型进行合理优化后，研究人员又成功合成了2个新的小分子AN1和AN2。细胞水平的实验表明，上述小分子能够有效地降解突变型HTT蛋白，而对野生型HTT蛋白的水平没有影响。在亨廷顿病的果蝇和小鼠模型中也能观察到上述小分子对果蝇或小鼠的生存以及行为学特征的改善。

1、自噬小体蛋白LC3

LC3是自噬标志物，自噬形成时，胞浆型LC3（即LC3-I）会酶解掉一小段多肽，转变为LC3-II，LC3-II/I比值的大小可估计自噬水平的高低。自噬过程中，LC3-I在ATG7和ATG12-ATG5-ATG16L作用下（和泛素修饰过程很像），与磷脂酰乙醇胺共价结合，形成LC3-II，结合在自噬体膜上。LC-II由于磷脂酰乙醇胺的修饰，导致电荷的变化，使得迁移率更快，所以SDS-PAGE中显得分子量比LC3-I小。

2、ATTEC技术的优势

（1）相较于PROTAC技术，ATTEC不需要泛素化途径介导降解，因此不存在蛋白酶蛋白酶体不充足、靶向E3连接酶导致耐药性等问题。

（2）ATTEC分子不需要连接子的介入，分子量较低，透膜性较好，能够更好地满足药代动力学等类药性要求，可能具有更好的成药性。

3、ATTEC技术的不足

（1）ATTEC分子设计成本较高，如何高效地设计出能够靶向LC3等自噬相关蛋白的化合物，是亟待解决的问题。

（2）ATTEC分子的作用是否会影响机体的整体自噬活性，如何避免自噬相关蛋白和细胞器的非特异性降解，提高ATTEC分子的特异性，仍有待进行深入研究。

（四）靶向CMA的嵌合体

靶向分子伴侣介导的自噬（CMA）的嵌合体是利用CMA机制设计的一类双功能分子，主要是嵌合多肽。

1、CMA

分子伴侣介导的自噬（CMA）是2018年公布的生物物理学名词。其定义是具有特殊模体的胞质蛋白被分子伴侣识别后，与溶酶体膜上的特殊受体—溶酶体相关膜蛋白Lamp2A结合，进入溶酶体被降解的过程。CMA是一种在细胞内溶酶体中蛋白质降解的途径。CMA的底物蛋白质选择性靶向递送至溶酶体，并通过位于溶酶体两侧膜的分子伴侣及特定的蛋白质转运复合物之间的协调作用，转运至溶酶体腔内。CMA的选择性作用导致了目标蛋白质的定时降解，在酶代谢系统和胞内转录过程中起调节作用。此外，CMA通过降解受损伤或有害的蛋白质进行细胞内调控。

CMA的作用机制是：首先，分子伴侣热休克蛋白HSP70的复合物识别靶蛋白的KFERO基序，与靶蛋白形成大复合物；随后，该大复合物与溶酶体相关膜蛋白2A（LAMP2A）相互作用，导致LAMP2A低聚化，进而介导靶蛋白与Hsc70复合物进入溶酶体，从而实现降解。

目前的研究主要是利用CMA途径设计出多肽嵌合体，一方面可以靶向目标降解蛋白，另一方面通过CMA途径介导蛋白质的降解。

2、靶向CMA的嵌合体技术的优势

（1）相较于RNA干扰降解蛋白等技术，靶向CMA的嵌合体技术具有更快的降解速度、更优的可逆性和剂量依赖性、更强的专一性。

（2）相较于靶向降解蛋白的小分子化合物，肽段可能更容易设计，合理利用噬菌体筛选、肽阵列、计算机随机模拟设计等来筛选目标蛋白结合区域，可更高效地获得高选择性和高亲和力的肽段。

3、靶向CMA的嵌合体技术的不足

（1）通过靶向CMA来实现自噬体途径的降解需要所设计的嵌合多肽与靶蛋白具有较高的亲和性。

（2）嵌合多肽存在的跨膜能力低和稳定性差等问题是影响其最终成药的关键。

五、展望

目前应用最广泛的靶向技术主要是利用泛素化-蛋白酶体系统，通过多肽和小分子类PROTAC来实现胞内蛋白的降解。最近几年发展起来的大分子生物类LYTAC技术通过靶向内吞-溶酶体途径，降解胞外蛋白和膜蛋白。此外，新兴发展起来的CMA嵌合体、AUTAC和ATTEC等靶向自噬途径的蛋白降解技术能够降解错误折叠蛋白、蛋白多聚体或受损细胞器，未来有希望在神经退行性疾病和代谢性疾病的治疗中得以应用。随着研究的不断深入，将极大地拓展靶向蛋白降解技术的应用领域，为生物医学研究和药物研发提供强有力的工具，开辟新药研发的新天地。