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本文聚焦内在无序蛋白（IDPs）和生物分子凝聚物，综述其在细胞过程和生理功能中的关键作用，以及异常凝聚物引发疾病的机制。同时探讨针对它们的药物设计策略、面临的挑战与机遇，为相关疾病治疗和药物研发提供重要参考。
生物分子凝聚物和 IDPs
生物分子凝聚物是细胞内无膜细胞器，通过液 - 液相分离（LLPS）形成，由支架蛋白和客户蛋白组成，在细胞内生化反应的时空协调中发挥关键作用。一旦相分离功能出现异常，如无法进行 LLPS、相转变受阻、凝聚物老化、稳定性和动力学受损以及组成和调节异常等，就可能引发多种疾病12。
内在无序蛋白（IDPs）是指整体或部分区域（IDRs）缺乏稳定球状结构的蛋白质，在真核生物蛋白质组中占比颇高，与人类癌症相关的蛋白中也广泛存在。IDPs 结构灵活，可参与多种生物过程，如信号转导、转录控制和 DNA 修复等，在生物分子凝聚物的形成和性质方面也起着重要作用。不过，因其构象多变，IDPs 成为药物设计的难题，但同时也因其与多种疾病相关，具有较高的药理潜力34。
疾病中的异常生物分子凝聚物
异常生物分子凝聚物与癌症、神经退行性疾病等多种病症紧密相连。其致病机制主要有三个方面：一是基因突变改变支架或客户蛋白的价态，像癌症相关的 TIA1 突变、肌萎缩侧索硬化症（ALS）相关的 TDP-43 突变以及亨廷顿病中亨廷顿蛋白的变化等；二是凝聚物上游调节因子的突变导致异常凝聚物产生，例如二肽重复多肽与核仁蛋白 NPM1 结合引发 ALS，以及酪氨酸 - 蛋白激酶 Fyn 介导的 tau 磷酸化在阿尔茨海默病（AD）中的作用；三是环境扰动影响细胞的理化条件，进而导致异常凝聚物形成，如环境刺激诱导应激颗粒形成加速衰老5。
生物分子凝聚物参与众多关键细胞活动，包括染色质组织、信号转导、DNA 修复和转录调控等，这些过程在癌症中常常受到干扰。例如，癌症相关蛋白的突变可改变其相行为，促使异常凝聚物形成，驱动肿瘤发生。像核孔复合物蛋白 98（NUP98）与同源框 A9（HOXA9）的 LLPS，能促进白血病基因的转录激活。此外，一些致癌转录因子如 c-Myc 和 p53，虽缺乏小分子结合口袋，但可通过形成凝聚物调节下游基因表达，干扰它们的凝聚物形成或功能，或许是比直接靶向蛋白更好的治疗策略67。
靶向生物分子凝聚物的药物设计策略
一类新型治疗剂 “凝聚物修饰药物（c-mods）” 应运而生，它可直接或间接作用于生物分子凝聚物的结构和功能，包括小分子、肽和寡核苷酸等。根据对凝聚物的表型改变，c-mods 可分为四类：溶解剂，如整合应激反应抑制剂（ISRIB），能溶解或阻止目标凝聚物形成；诱导剂，例如 tankyrase 抑制剂，可触发凝聚物形成，加快生化反应速率；定位剂，像 avrainvillamide，能改变凝聚物成员的亚细胞定位；变形剂，如环巴胺，可改变凝聚物的形态和物质属性，抑制病毒复制89。
生物分子凝聚物可由多种分子调节，目前研究主要集中在针对支架蛋白开发药物靶点。调节支架蛋白浓度是靶向生物分子凝聚物的重要方式，常用的蛋白降解技术包括蛋白酶靶向嵌合体（PROTAC）、溶酶体靶向嵌合体（LYTAC）和自噬靶向嵌合体（AUTAC） ，可在蛋白阶段下调目标蛋白；RNA 干扰（RNAi）能在 RNA 阶段调节支架蛋白合成；DNA 编辑，如 CRISPR-Cas9 系统，可在 DNA 阶段破坏支架蛋白的合成。此外，蛋白质翻译后修饰（PTM）对生物分子凝聚物的相分离和性质有重要调节作用，不过，确定合适的 PTM 靶点并找到特异性小分子激活剂或抑制剂颇具挑战1011。
客户分子，如核酸，对生物分子凝聚物的形成和维持至关重要。RNA 在促进和抑制相分离中均有作用，其二级和三级结构可促进凝聚物形成，RNA 修饰（如 N6 - 甲基腺苷（m6A））和 RNA 解旋酶也参与调节凝聚物的形成和功能。DNA 在某些凝聚物中也是重要客户，如短双链 DNA 可与聚 - L - 赖氨酸形成凝聚物。针对疾病相关酶作为凝聚物客户的情况，可将小分子抑制剂与能集中在凝聚物中的分子相连1213。
阻止蛋白质 - 蛋白质或蛋白质 - 核酸复合物形成的药物，可破坏生物分子凝聚物。在蛋白质 - 蛋白质相互作用中，若一方结构明确，可据此设计药物；若双方相互作用区域均无序，则需先确定相互作用的无序区域，再寻找抑制相互作用的分子。无序区域中的分子识别片段（MoRFs）和短线性基序（SLiMs）可作为药物设计靶点。此外，通过化学连接两个单价结构域抑制剂可增强药物对蛋白质 - 蛋白质结合的抑制能力，也可通过表型筛选、计算机辅助药物设计或高通量筛选获得调节蛋白质相分离的小分子1415。
高通量筛选（HTS）适用于靶点特征不明确的情况，常与片段基于药物设计（FBDD）和高内涵成像等策略结合使用。FBDD 常用的检测方法有核磁共振（NMR）、质谱和 X 射线晶体学。高内涵成像可对活细胞进行直观筛选，PhaseScan 平台能快速获取生物分子凝聚物的多维变化信息。相分离凝聚物辅助的生物分子相互作用富集技术（CEBIT），可在试管中富集生物分子，促进相互作用的检测和分析，已成功鉴定出 p53 / 人类双微体 2（HDM2）相互作用的抑制剂1617。
当前使用和实施 c-mods 的实验挑战
c-mods 的开发和应用面临诸多挑战。首先是靶点验证和特异性问题，生物分子凝聚物动态多变且参与多种细胞过程，识别和验证其作为治疗靶点较为复杂，可借助多组学数据、高内涵成像（HCI）和人工智能（AI）技术预测凝聚物形成并验证其在疾病中的作用，同时在疾病相关模型中进行功能验证也至关重要1819。
结构 - 活性关系（SAR）的阐明也颇具难度，凝聚物中分子间相互作用复杂，且部分成分（如 IDRs）构象不稳定，难以应用传统的结构导向药物设计范式。不过，DRPScore 和 AlphaFold 3 等新技术有望准确预测潜在结合位点和相互作用，为设计更有效的 c-mods 提供支持20。
药物递送和生物利用度也是关键问题，确保 c-mods 有效到达细胞内目标凝聚物是一大挑战，需优化其理化性质，开发纳米颗粒或脂质体等复杂药物递送系统，通过药物化学方法改进其化学性质，以提高稳定性和生物利用度21。
此外，c-mods 还可能存在脱靶效应和毒性问题，因其广泛参与细胞过程，可能引发意外的生物学后果。因此，全面的临床前测试，包括体外和体内研究，利用疾病相关模型和患者来源的细胞，有助于识别潜在脱靶效应并优化治疗窗口22。
最后，c-mods 从实验室到临床应用的转化面临重重困难，需要克服监管障碍，明确证明临床疗效。目前缺乏与凝聚物相关疾病的有效生物标志物，难以量化治疗反应。学术界、产业界和监管机构需共同努力，制定标准化的临床试验方案，识别和验证能监测 c-mods 治疗反应的生物标志物2324。
结论
深入了解 IDPs 和生物分子凝聚物，为设计具有新颖靶向策略的药物提供了契机。靶向 LLPS 有助于克服传统药物发现的局限，能发现更多潜在治疗靶点。已有证据表明，部分已批准药物可聚集到凝聚物中，高内涵细胞筛选也显示某些类药分子可调节凝聚物行为，PTM 酶是极具前景的药物靶点，目前已有多种小分子针对凝聚物进入临床试验2526。
然而，仍有诸多问题有待进一步研究。例如，需明确蛋白质的相关功能是否依赖其相分离能力，阐明生物分子凝聚物的分子机制，有助于发现新的临床干预治疗靶点。同时，生物分子凝聚物作为众多疾病的潜在药物靶点，特异性是关键因素，目前尚不清楚能否通过小分子特异性靶向不同凝聚物，这些靶点的成药性还需未来临床试验验证。此外，降解支架或 IDPs 可能因它们参与众多生物反应而引发意外问题，在许多神经退行性疾病和癌症中，凝聚物的病理机制尚不明确，需要进一步探究蛋白质相分离异常是疾病的病理结果还是致病因素，开展疾病病理机制的基础研究，对设计靶向 IDPs 和生物分子凝聚物的药物至关重要827。
