综述：工程化蛋白质抑制剂在基质金属蛋白酶精准靶向中的应用

本综述系统阐述了通过蛋白质工程技术开发高选择性基质金属蛋白酶（MMPs）抑制剂的最新进展。传统广谱MMP抑制剂（MMPIs）因干扰MMPs在健康组织中的保护性功能而受限，而基于抗体片段或内源性组织基质金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）设计的工程化蛋白质可实现单种MMP的精准靶向，显著提升治疗特异性并降低脱靶效应，为癌症、关节炎及心血管疾病等MMP相关疾病的诊疗提供新策略。

　　

Highlights

近年来研究表明，基质金属蛋白酶（MMPs）在多种疾病中发挥关键作用，而开发选择性MMP抑制剂（MMPIs）是实现精准治疗的必要途径。基于抗体或内源性MMP抑制剂（如TIMPs）的工程化蛋白质已实现对特定MMP或小范围MMP亚型的高效靶向。动物免疫实验、计算生物学方法以及噬菌体/酵母表面展示（YSD）技术是获得此类蛋白质抑制剂的核心手段。在细胞实验及部分疾病动物模型中，特异性MMPIs已展现出优于广谱抑制剂的性能。

Abstract

基质金属蛋白酶（MMPs）是一个包含23个锌依赖性内肽酶的家族，主要参与细胞外基质（ECM）的重塑过程，并与癌症、关节炎、心血管疾病等多种病理过程密切相关。早期广谱MMP抑制剂因缺乏选择性，不仅抑制疾病相关MMP，还影响其在正常组织中的生理功能，导致临床疗效受限甚至产生副作用。近年来，蛋白质工程技术的突破推动了新一代高特异性蛋白质类MMP抑制剂的开发。这些抑制剂通常源自抗体片段（如scFv或Fab）或内源性MMP抑制蛋白——组织金属蛋白酶抑制剂（TIMPs），通过理性设计或定向进化策略优化其结合特异性和抑制活性。此类工程蛋白不仅显著降低脱靶风险，还为提高治疗指数和推动个体化医疗提供新可能。本综述总结了当前用于MMP精准靶向的蛋白质工程策略，并探讨其在诊断及治疗领域的转化潜力。

文章进一步指出，实现MMP高选择性靶向的关键在于利用多种技术平台协同开发抑制剂。例如，通过动物免疫制备抗体库，再经高通量筛选获得MMP特异性结合单元；依托计算机辅助设计（CAD）和分子动力学模拟优化抑制剂与MMP活性位点的相互作用；采用酵母表面展示（YSD）及噬菌体展示技术进行定向进化，筛选高亲和力和高特异性的变异体。这些策略不仅加速了抑制剂开发进程，也深化了对MMP底物特异性及调控机制的理解。

在应用方面，特异性MMP抑制剂已在多种疾病模型中展示出潜力。例如，在肿瘤模型中靶向MMP-9 或 MMP-14 可有效抑制肿瘤侵袭与转移；在类风湿关节炎中抑制MMP-13 能减轻软骨破坏；而在动脉粥样硬化研究中，选择性抑制MMP-12 则表现出抗炎与稳定斑块的双重效应。这些结果凸显了特异性MMP抑制相较于广谱抑制剂的显著优势。

总之，工程化蛋白质抑制剂代表MMP靶向治疗领域的重要发展方向。其高特异性、低毒性以及可设计性强等特点，为解决传统小分子抑制剂的选择性难题提供全新路径。未来研究需进一步推动这类抑制剂向临床转化，并探索其在疾病诊断、成像及联合治疗中的更广泛应用。