综述：利用靶向蛋白质降解来增强癌症免疫疗法：从分子机制到递送策略

《Advanced Drug Delivery Reviews》：Harnessing targeted protein degradation to potentiate cancer immunotherapy: from molecular mechanisms to delivery strategies

癌症免疫治疗因肿瘤微环境（TME）中免疫抑制蛋白过度表达导致耐药。靶向蛋白降解（TPD）技术通过泛素-蛋白酶体系统或溶酶体途径实现蛋白精准清除，可突破传统抑制剂和单抗的局限性。当前TPD技术面临递送挑战，包括口服生物利用度低、细胞膜穿透难、代谢快及肿瘤富集不足。本文系统分析TPD技术重塑TME的机制，重点探讨纳米载体、水凝胶、微针等先进递送系统对提高药物靶向性、延长作用时间的关键作用，强调解决递送瓶颈对实现TPD临床转化及扩大免疫治疗受益人群的核心意义。

　　

叶柳|伊赫桑·乌拉|袁友勇|王俊

华南理工大学广州国际校区生物医学科学与工程学院，中国广州511442

摘要

癌症免疫疗法受到免疫逃逸的限制，而免疫逃逸是由肿瘤微环境（TME）中免疫抑制蛋白的过度表达所驱动的。靶向蛋白质降解（TPD）技术利用细胞机制来消除特定蛋白质，为克服这一阻力提供了强有力的策略。然而，TPD降解剂的临床转化受到重大递送挑战的阻碍。它们固有的物理化学性质导致口服生物利用度低、难以穿透生物屏障、代谢迅速以及肿瘤积累不足，从而阻碍了有效的靶点结合。本文综述了TPD技术与先进药物递送系统（DDS）结合在增强癌症免疫疗法方面的潜力。我们详细阐述了TPD如何通过降解关键的免疫调节靶点来重塑TME。此外，本文深入分析了目前限制TPD降解剂疗效的主要递送瓶颈，并介绍了旨在克服这些障碍的先进递送策略，包括纳米载体、水凝胶、微针和各种刺激响应型递送系统。成功克服这些递送障碍对于充分发挥TPD的治疗效果至关重要。这样的进展有望重新编程免疫抑制的TME，克服对现有免疫疗法的耐药性，扩大对治疗有反应的患者群体，并最终为更多癌症患者带来持久的临床益处。

引言

癌症免疫疗法通过激活或增强患者的免疫系统来识别和清除肿瘤细胞，代表了癌症治疗领域的革命性突破[1]。研究表明，肿瘤细胞和肿瘤微环境（TME）中关键免疫调节蛋白（如免疫检查点蛋白或免疫抑制细胞因子）的异常过度表达是免疫逃逸和免疫疗法耐药性的核心机制[2,3]。以经典的程序性死亡配体1（anti-PD-L1）/抗程序性死亡1（anti-PD-1）疗法为例，该方法抑制了TME中的免疫逃逸途径，有效恢复了肿瘤特异性T细胞免疫，从而在各种肿瘤类型中实现了持久的临床缓解[4,5]。因此，有效调节特别是精确下调或消除这些促肿瘤/免疫抑制蛋白对于克服免疫疗法耐药性、增强抗肿瘤免疫反应以及扩大可从这些治疗中受益的患者群体至关重要[6]。近年来，已经开发出多种技术来调节失调的过度表达蛋白，包括小分子蛋白抑制剂[7]、抗体[8]、小干扰RNA（siRNA）[9]和CRISPR基因编辑系统[10]。这些方法要么通过特异性占据致癌蛋白的活性位点使其失活，要么通过敲除/抑制癌基因转录来阻止蛋白质翻译。然而，小分子抑制剂受到“可成药”靶点的要求限制，只能阻断蛋白质功能而不能消除蛋白质本身；抗体由于细胞膜通透性差，无法接触到大多数细胞内靶点；siRNA存在显著的脱靶效应，其下调效果是短暂且可逆的；而CRISPR基因编辑虽然能够实现永久性基因敲除，但会伴随不可逆的基因组改变和较高的脱靶切割风险。这些限制共同催生了开发能够完全降解致病蛋白的新策略的迫切需求。因此，靶向蛋白质降解（TPD）技术应运而生，并迅速发展成为药物发现领域最具颠覆性的前沿之一[11,12]。

TPD的核心策略是利用细胞内在的蛋白质质量控制系统——主要是泛素-蛋白酶体系统和溶酶体降解途径——来特异性标记致病蛋白，并将其引导至细胞降解机制进行完全清除。这种“事件驱动”的药理学范式原则上能够针对任何含有适合结合降解分子的位点的蛋白质。这克服了传统“占据驱动”抑制剂对功能结合位点的依赖性，显著扩展了可成药靶点的范围。近年来，基于多种降解机制和分子设计原则，出现了多种高效的TPD策略，促进了该技术的快速发展。蛋白酶体靶向嵌合体（PROTACs）作为TPD领域中最先出现和最成熟的平台，通过劫持E3泛素连接酶和泛素-蛋白酶体系统来催化降解目标蛋白[13,14]。与传统抑制方法相比，这种机制在更根本的层面上抑制蛋白质活性。其独特的作用模式赋予了PROTACs独特的优势：PROTACs无需基因修饰即可直接靶向和消除致癌蛋白——这是相对于基因疗法的重大优势。与抑制剂或抗体不同，PROTACs通过催化性、不可逆的蛋白质消除方式实现更持久的治疗效果。此外，降解过程对结合特异性或亲和力的依赖性较低。这一特性使PROTACs能够有效靶向所谓的“不可成药”致癌蛋白——那些具有平坦或浅结合口袋的蛋白质，这些蛋白质无法被传统抑制剂稳定结合。为了将降解范围扩展到细胞膜和细胞外空间，还开发了溶酶体靶向嵌合体（LYTACs）[15]。LYTACs也是双功能分子，一端结合感兴趣的蛋白质（POI，通常是跨膜或分泌的细胞外蛋白），另一端特异性结合细胞表面的溶酶体靶向受体（例如CI-M6PR或ASGPR）。结合后，整个复合物通过受体介导的内吞作用被运输到溶酶体中，随后POI被降解。LYTACs的发展拓宽了治疗范围，为靶向传统方法难以处理的与细胞相关和细胞外的致病蛋白提供了新的机会。此外，利用自噬-溶酶体途径进行降解的策略也取得了进展，例如自噬靶向嵌合体（AUTACs）及相关技术（例如ATTECs）[16,17]。除了这些核心类型外，基于抗体的PROTACs（AbTACs）和利用细胞因子受体或其他表面受体的抗体降解剂（例如KineTACs）也在快速发展，不断丰富和扩展TPD的技术领域[18]。总体而言，这些多样化的策略构成了一个强大的“降解工具箱”，其核心目标是一致地诱导致病蛋白的完全清除，从而为许多对传统疗法具有抗性的疾病提供真正变革性的治疗策略。

尽管上述TPD技术在克服传统上“不可成药”的靶点和实现致病蛋白的彻底清除方面展现出巨大潜力，但其临床转化和广泛治疗应用的一个核心瓶颈在于如何将这些精心设计的降解分子有效地递送到适当的细胞、组织甚至特定的细胞器中，并在体内保持足够的浓度和作用时间。大多数TPD分子——尤其是PROTACs和分子胶粘剂——是大分子量、高极性或两亲性化合物。它们的物理化学性质通常导致口服生物利用度极低，使得通过传统口服给药难以达到治疗有效的浓度[19]。此外，这些分子必须克服生物屏障，有效穿过细胞膜（对于靶向细胞内蛋白的PROTACs和分子胶粘剂），并避免过早的细胞内代谢或外排，最终到达靶点并发挥降解作用[20]。因此，开发高效、安全且高度特异的递送平台对于确定这些革命性的蛋白质降解技术能否从概念转化为临床应用并实现其全部治疗潜力至关重要[21]。先进的递送策略——包括但不限于纳米载体（例如脂质体、聚合物纳米颗粒、无机纳米颗粒）、抗体偶联的降解剂（AbTACs）、穿透细胞的肽偶联物、配体介导的靶向递送系统（例如用于肝脏靶向的GalNAc）以及优化分子设计和提高渗透性和代谢稳定性——正成为这一快速发展的领域中的关键研究方向。只有成功克服递送障碍，TPD技术才能真正实现其解决“不可成药”靶点和难治性疾病的承诺。本文讨论了利用TPD技术增强癌症免疫疗法的策略，重点介绍了其核心分子机制和关键递送挑战，并强调了优化递送策略的重要性，以释放TPD在重塑肿瘤免疫微环境和克服药物耐药性方面的变革潜力，从而为免疫疗法疗效的“丰收时代”铺平道路（图1）。

当前靶向蛋白质降解技术概述

由于作用机制的不同，细胞质、膜相关和细胞外蛋白质通常需要特定的降解策略。PROTAC技术利用泛素-蛋白酶体系统（UPS）有效降解细胞质和核蛋白（例如BRD4）。然而，其对膜相关或细胞外蛋白质的降解效果有限，主要是因为E3连接酶活性在膜结构和细胞外空间受到限制。

用于癌症免疫疗法的靶向蛋白质降解

在化疗、放疗和靶向治疗无法有效克服肿瘤的情况下，人们开始关注人体自身的免疫系统，从而催生了免疫疗法，这被誉为癌症治疗的第三次革命[64]。肿瘤免疫疗法通过激活免疫系统来对抗癌症，具有治疗多种类型肿瘤、晚期转移性肿瘤以及抑制肿瘤细胞耐药性以降低复发率等优势。

用于癌症免疫疗法的靶向蛋白质降解递送系统

药物递送系统（DDS）作为现代药物开发的核心组成部分，在优化TPD疗法的临床转化和应用中发挥着不可或缺的作用。DDS的主要目标是在最大限度地提高TPD降解剂的治疗效果的同时，尽量减少潜在的副作用，这一目标的实现严重依赖于精确应对这一新兴模式所遇到的挑战。

结论与展望

癌症免疫疗法的革命性进展深刻改变了癌症治疗的格局。其核心在于多维度和精确地调节免疫系统中的关键调节节点——如免疫检查点蛋白、免疫抑制途径中的关键蛋白、免疫调节表观遗传调控蛋白和激酶——从而破坏肿瘤介导的免疫抑制微环境。与广泛的细胞毒性不同

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（32430059, 52373135, 32501243, 52573158）、中国博士后科学基金（2024M760949, GZC20251915）和广州市科技计划（2025A04J7044）的支持。