小分子-降解剂偶联物中连接体结构的体内屏障突破：PROTAC递送的结构-活性关系研究

针对PROTAC（蛋白降解靶向嵌合体）体内应用面临的药代动力学缺陷，研究人员系统研究了小分子-降解剂偶联物（SMDC）中连接体结构与血清稳定性、靶向性等关键因素的关系，开发出基于组织蛋白酶响应/氨基甲酸酯连接体的新型肽-药物偶联物，显著提升肿瘤选择性降解效率，为精准医疗提供新策略。

　　

在生物医药领域，蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)技术被誉为"靶向蛋白降解的革命性工具"，但其临床应用却面临着一个关键瓶颈——如何让这些分子"导弹"精准命中目标组织而不误伤健康细胞。传统PROTAC设计往往忽视了连接体(linker)这个看似简单的"纽带"在体内复杂环境中的表现，导致药物在血液循环中过早分解或无法有效抵达靶点，这一难题严重制约了PROTAC的转化应用。

武汉大学药学院的研究团队将目光聚焦于小分子-降解剂偶联物(SMDC)这一特殊形式的PROTAC。与常规PROTAC不同，SMDC通过将靶向配体与蛋白降解剂共价连接，理论上可实现组织特异性递送。但既往研究中，连接体化学设计的缺陷导致药代动力学性能不佳——有的连接体太"脆弱"，药物未达靶点就已分解；有的则过于"顽固"，难以在靶组织释放活性成分。这些问题如同无形的路障，阻碍着SMDC的体内应用。

为破解这一困局，研究团队开展了系统的结构-活性关系(SAR)研究。他们发现连接体结构直接影响五个关键性能：血清稳定性、血液滞留时间、可控释放能力、靶向性和药效强度。通过精心设计，团队最终开发出基于组织蛋白酶响应型/氨基甲酸酯连接体的创新架构，并引入长循环CBB延长剂。这一设计巧妙融合了"智能响应"与"长效循环"两大特性：在血液循环中保持稳定，而在富含组织蛋白酶的肿瘤微环境中特异性释放活性PROTAC。

研究选用cRGD肽（靶向整合素的环肽）与GNE-987 PROTAC构建的偶联物作为模型。实验数据显示，优化后的SMDC展现出三大突破性优势：抗原依赖的靶向降解能力使肿瘤组织药物浓度提升3倍以上；血清半衰期延长至传统制剂的5倍；在乳腺癌模型中，仅需常规剂量1/10即可实现肿瘤生长抑制。这些发现为克服PROTAC体内递送障碍提供了切实可行的解决方案。

关键技术方法包括：采用高效液相色谱(HPLC)评估连接体血清稳定性；建立同位素标记法追踪血液滞留时间；使用荧光报告系统监测靶细胞内的PROTAC释放动力学；通过表面等离子共振(SPR)分析靶点结合活性；在荷瘤小鼠模型中评估药效与毒性。所有动物实验均遵循武汉大学动物伦理委员会标准。

【连接体结构影响血清稳定性】

通过比较12种不同化学键连接的SMDC，发现氨基甲酸酯连接体在血清中稳定性最佳，72小时后保留率>90%，显著优于常用的酯键(<30%)和酰胺键(约60%)。

【血液滞留与组织分布】

放射性标记实验显示，含CBB延长剂的SMDC血液半衰期达8.7小时，是未修饰版本的3.2倍。PET-CT成像证实其在肿瘤组织的蓄积量比肌肉组织高7.5倍。

【可控释放特性】

在模拟肿瘤微环境的条件下，组织蛋白酶B可特异性切割连接体，24小时内释放85%的GNE-987 PROTAC，而在正常生理条件下释放率<5%。

【体内药效验证】

在MDA-MB-231异种移植模型中，优化SMDC组肿瘤抑制率达78%，且未观察到体重减轻等毒性反应，而游离PROTAC组在同等剂量下仅显示42%抑制率并伴随明显毒性。

这项研究首次建立了PROTAC连接体设计的系统性评价框架，揭示了化学结构与体内行为的内在关联。其创新点在于：1) 提出"可编程释放"连接体概念，实现微环境响应型药物递送；2) 开发的长循环修饰策略解决了PROTAC分子普遍存在的半衰期短难题；3) 为肿瘤精准治疗提供了可推广的技术平台。

更重要的是，该研究突破了PROTAC技术转化应用的关键瓶颈——通过理性设计连接体化学，使SMDC兼具"精准导航"与"定时爆破"功能。这种策略不仅适用于cRGD-PROTAC系统，还可拓展至其他靶向配体（如PSMA、HER2等），为多种疾病的精准干预开辟新途径。正如研究者所言："连接体不再是简单的分子铰链，而是决定PROTAC命运的智能开关。"这项发表于《Journal of Medical Mycology》的成果，标志着蛋白靶向降解技术向临床转化迈出了关键一步。