撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
沿 濃度梯度被動(dòng)擴(kuò)散穿過細(xì)胞的脂質(zhì)雙層膜，被廣泛認(rèn)為是小分子藥物吸收的主要機(jī)制，盡管已發(fā)現(xiàn)少數(shù)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散，但其作用有限。脂溶性小分子（分子量 ≤ 500 道爾頓）更有可能通過被動(dòng)擴(kuò)散穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，而較大的分子 （例如分子量 > 800 道爾頓） 無法被動(dòng)穿過質(zhì)膜，這限制了小分子藥物能夠作用的范圍。
但實(shí)際上，也有許多大分子藥物是能夠被細(xì)胞吸收的，其中最典型的是蛋白靶向降解嵌合體（PROTAC），這是一種異雙功能化合物，由一個(gè)（或多個(gè)）靶向目標(biāo)蛋白的配體和一個(gè) E3 泛素連接酶配體通過連接子（linker）連接而成。PROTAC 能夠?qū)⒛繕?biāo)蛋白和 E3 泛素連接酶拉近，從而導(dǎo)致目標(biāo)蛋白被泛素化，并在蛋白酶體系統(tǒng)中被降解。因此，PROTAC 為徹底變革傳統(tǒng)藥物研發(fā)提供了絕佳機(jī)會(huì)，能夠以催化方式靶向“不可成藥”蛋白或支架蛋白。
盡管 PROTAC 分子量大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但有些卻出人意料地具有細(xì)胞通透性和口服生物利用度。在過去幾年里，已有 20 多種口服生物利用度高的 PROTAC 推進(jìn)到了臨床試驗(yàn)階段。而被動(dòng)擴(kuò)散并不能完全解釋 PROTAC 的細(xì)胞滲透情況。
2025 年 4 月 17 日 ，德克薩斯大學(xué) 大學(xué)圣安東尼奧健康醫(yī)學(xué)中心李宏宇、杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心林慧觀、阿肯色大學(xué)醫(yī)學(xué)院秦志強(qiáng)等，在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表了題為 ： CD36-mediated endocytosis of proteolysis-targeting chimeras 的研究論文。
該研究發(fā)現(xiàn)CD36介導(dǎo)的內(nèi)吞作用是大分子藥物和極性分子藥物跨膜吸收的主要機(jī)制，進(jìn)而提出了“內(nèi)吞藥物化學(xué)”（CEMC）策略，將藥物分子設(shè)計(jì)為能夠更有效地結(jié)合 CD36，從而突破細(xì)胞膜對(duì)藥物分子大小的限制，顯著提升大分子藥物進(jìn)入細(xì)胞的能力?；谠摬呗?，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了CD36 增強(qiáng)型 PROTAC，顯示出更高效的細(xì)胞攝取、靶向蛋白降解效率以及更強(qiáng)的抗腫瘤活性。
受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用（endocytosis）是細(xì)胞吸收細(xì)胞外分子的一種基本方式，尤其是那些太大而無法通過質(zhì)膜擴(kuò)散的生物分子。當(dāng)與內(nèi)吞膜受體結(jié)合時(shí)，細(xì)胞外分子會(huì)觸發(fā)膜彎曲，從而形成內(nèi)吞小窩或膜內(nèi)陷。當(dāng)分子在內(nèi)吞溶酶體（endolysosome）中完成內(nèi)化后，內(nèi)吞溶酶體的內(nèi)容物可在細(xì)胞內(nèi)釋放，受體則會(huì)被循環(huán)至細(xì)胞表面進(jìn)行下一輪攝取。
在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，CD36 介導(dǎo)的內(nèi)吞級(jí)聯(lián)反應(yīng)是大分子（分子量在 543-2245 道爾頓之間）和極性分子的細(xì)胞攝取的主要機(jī)制。CD36 在體外和/或體內(nèi)通過 CD36 介導(dǎo)的 EEA1/Rab5 內(nèi)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)與多種 PROTAC 以及大分子和/或極性小分子藥物結(jié)合，并促進(jìn)其攝取和藥效。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌淋巴結(jié)癌細(xì)胞、前列腺癌細(xì)胞以及三陰性乳腺癌細(xì)胞中敲除 CD36，能夠很大程度上阻斷這些 PROTAC，以及大分子量和/或高極性的抑制劑（例如雷帕霉素、Rapalink-1、navitoclax、birinapant、tubacin 以及多柔比星）的效果。
針對(duì)上述發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)首次提出了“內(nèi)吞藥物化學(xué)”（Chemical Endocytic Medicinal Chemistry，CEMC）策略——設(shè)計(jì)藥物分子使其能夠更有效地結(jié)合 CD36，從而更高效地進(jìn)入細(xì)胞，突破細(xì)胞膜對(duì)藥物分子大小的限制，顯著提升大分子藥物進(jìn)入細(xì)胞的能力。
接下來，研究團(tuán)隊(duì)將 CEMC 策略應(yīng)用于 PROTAC，通過結(jié)構(gòu)修飾策略將 PROTAC 與 CD36 的結(jié)合提高了 23 倍，結(jié)果顯示，這種 CD36 增強(qiáng)型 PROTAC 的細(xì)胞攝取、靶向蛋白降解效率以及體外和體內(nèi)抗腫瘤活性均顯著提高，完美解決了大分子藥物的滲透難題。這一發(fā)現(xiàn)也提示我們，之前許多因吸收不良而無法使用的藥物，有望迎來新生。
此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌患者中，CD36 的表達(dá)水平差異很大，其中，CD36 表達(dá)水平較高的前列腺癌患者對(duì) PROTAC 療法 ARV-110 的治療反應(yīng)顯著更佳。這進(jìn)一步在臨床水平驗(yàn)證了 CD36 的作用，也為不同的患者對(duì)抗癌藥物反應(yīng)不同提供了新的解釋。
該研究的核心發(fā)現(xiàn)：
基于生物素化探針的靶點(diǎn)捕獲技術(shù)發(fā)現(xiàn) CD36 是 PROTAC 的膜靶點(diǎn)；
CD36 促進(jìn)分子量在 543-2245 道爾頓之間的大分子進(jìn)入細(xì)胞；
CD36 敲低會(huì)降低臨床階段的 PROTAC ARV-110 在體外和體內(nèi)的活性；
化學(xué)內(nèi)吞藥物（CEMC）策略可提高藥效和藥物特性。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)出乎意料，因?yàn)閹资陙恚芯咳藛T一直認(rèn)為 500 道爾頓以上的分子無法有效跨膜。因此，參與該研究的團(tuán)隊(duì)為證實(shí)該發(fā)現(xiàn)，均獨(dú)立重復(fù)了數(shù)次實(shí)驗(yàn)，都驗(yàn)證這些發(fā)現(xiàn)的正確性。
傳統(tǒng)藥物開發(fā)是一個(gè)漫長(zhǎng)且昂貴的過程，重點(diǎn)是優(yōu)化化合物以被動(dòng)擴(kuò)散到細(xì)胞，要綜合考慮并平衡其滲透性、溶解度和穩(wěn)定性的之間的矛盾特征。而這種細(xì)胞內(nèi)吞藥物的新過程代表了一種藥物研發(fā)范式轉(zhuǎn)變，通過使用膜受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用來消除這些挑戰(zhàn)。
論文通訊作者李宏宇教授表示，這項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)讓我們不得不重新思考如何處理療效、藥代動(dòng)力學(xué)和毒性作用，相信這一發(fā)現(xiàn)最終會(huì)改變 FDA 評(píng)估和批準(zhǔn)新的內(nèi)吞藥物的方式。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00386-1
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