基于糖基化PROTACs的GLUTs靶向降解BRD4在乳腺癌治疗中的创新策略

【编辑推荐】针对PROTACs（蛋白降解靶向嵌合体）在癌症治疗中存在的脱靶毒性问题，重庆医科大学团队创新性开发了糖基化PROTACs（NG-2），通过GLUTs（葡萄糖转运蛋白）介导的靶向递送系统，实现了BRD4蛋白在乳腺癌细胞中的选择性降解，显著抑制肿瘤生长且毒性可控，为精准抗癌治疗提供新范式。

　　

在癌症治疗领域，蛋白降解靶向嵌合体（PROTACs）技术近年来备受瞩目。这类双功能分子能通过劫持细胞内泛素-蛋白酶体系统（UPS），特异性降解致癌蛋白。然而，现有PROTACs存在"脱组织靶向降解"的致命缺陷——它们在降解肿瘤细胞中靶蛋白的同时，也会误伤正常细胞中的同种蛋白，导致严重毒副作用。这一瓶颈严重制约了PROTACs的临床应用。

重庆医科大学Yunyun Gao团队在《Journal of Medical Mycology》发表的创新研究，为解决这一难题提供了突破性方案。研究人员敏锐注意到，肿瘤细胞表面葡萄糖转运蛋白（GLUTs）的表达水平显著高于正常细胞。基于这一生物学特征，他们巧妙设计出糖基化PROTACs，将碳水化合物模块与VHL（Von Hippel-Lindau）E3泛素连接酶配体偶联，构建出能选择性进入高表达GLUTs肿瘤细胞的"智能导弹"。

研究采用模块化合成策略，以经典BRD4降解剂ARV-771为原型，设计了两系列糖基-PROTACs。通过体外筛选发现，化合物NG-2展现出最优异的BRD4降解效能：在MCF-7乳腺癌细胞中，10 nM浓度作用24小时即可降解>80%的BRD4蛋白。机制研究表明，NG-2的降解效应具有GLUTs依赖性——当使用GLUTs抑制剂或敲低GLUT1基因时，其降解效率显著降低。更重要的是，在GLUTs低表达的正常乳腺细胞中，NG-2几乎不引起BRD4降解，证实了其卓越的肿瘤选择性。

动物实验进一步验证了NG-2的治疗潜力。在乳腺癌移植瘤模型中，NG-2（5 mg/kg，隔日给药）使肿瘤体积缩小62%，且未引起体重下降或器官毒性。组织分布分析显示，NG-2在肿瘤中的蓄积量是正常组织的3.7倍，这种靶向富集特性与其糖基化修饰密切有关。

该研究的关键技术路线包括：1）基于计算机辅助设计的糖基-PROTACs分子构建；2）GLUTs过表达乳腺癌细胞模型建立；3）Western blot和qPCR检测BRD4降解效率；4）CRISPR-Cas9介导的GLUT1基因敲除验证靶向机制；5）异种移植瘤模型评估体内疗效。

研究结果部分：

1. 1.

   "糖基-PROTACs的设计与合成"：通过点击化学将单糖/二糖模块与ARV-771偶联，获得12种衍生物，其中NG-2（半乳糖修饰）具有最佳水溶性和膜穿透性。

2. 2.

   "体外降解效能评估"：NG-2在MDA-MB-231三阴性乳腺癌细胞中DC₅₀（半数降解浓度）为3.2 nM，显著优于原型化合物ARV-771（DC₅₀=28 nM）。

3. 3.

   "GLUTs依赖性机制验证"：荧光标记实验证实NG-2通过GLUT1/3内化，该过程可被竞争性糖类似物2-DG阻断。

4. 4.

   "体内抗肿瘤效应"：NG-2治疗组小鼠生存期延长47%，免疫组化显示肿瘤组织BRD4信号降低83%而心脏组织无显著变化。

这项研究开创性地将糖生物学与PROTACs技术交叉融合，首次实现基于代谢特征的肿瘤选择性蛋白降解。其科学价值在于：① 证实碳水化合物修饰可赋予PROTACs组织靶向性；② 揭示GLUTs可作为PROTACs递送的新门户；③ 为克服PROTACs毒性难题提供普适性解决方案。未来，该策略有望拓展至EGFR、HER2等其他致癌靶点的降解，推动精准抗癌治疗进入新纪元。