《Biochemical Journal》：The expanding role of protease therapeutics (2012–2026): from replacement therapies to immune system modulation and beyond
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蛋白酶是一类极具潜力的治疗药物，凭借其可直接且精准切割并（失）活靶蛋白的独特优势，在传统小分子药物与生物制剂之外提供了全新的干预模式。自20世纪90年代初以来，FDA批准的蛋白酶类药物已被用于血液系统疾病替代治疗、消化系统疾病酶补充治疗以及神经肌肉疾病治疗。近
蛋白酶是一类极具潜力的治疗药物，凭借其可直接且精准切割并（失）活靶蛋白的独特优势，在传统小分子药物与生物制剂之外提供了全新的干预模式。自20世纪90年代初以来，FDA批准的蛋白酶类药物已被用于血液系统疾病替代治疗、消化系统疾病酶补充治疗以及神经肌肉疾病治疗。近年来的进展进一步将天然蛋白酶的应用拓展至抗体应答调控、移植结局改善及高未满足需求的罕见病治疗。尽管免疫原性与底物特异性等问题依然存在，但酶工程与发现领域的创新正在重塑蛋白酶治疗的格局。结合靶向递送策略与稳定性提升，蛋白酶正逐步发展为精准且适应性强的治疗剂，不再局限于传统用途，而是有望应对病毒感染、神经退行性变及纤维化等复杂疾病。随着持续发展，蛋白酶有望成为一类临床相关性不断扩大的多功能、稳健型生物制剂。本综述系统梳理了蛋白酶疗法的演进态势，重点涵盖其临床应用、免疫调节能力及在精准医疗中的未来潜力，是对Craik、Page与Madison于2011年在《Biochemical Journal》发表的综述《Proteases as Therapeutics》的及时更新。
引言
长期以来，医学界一直致力于将蛋白酶开发为精准治疗药物。早期研究已将其视为一类具有广泛临床应用前景的治疗分子，但截至2011年，多数获批蛋白酶药物仍以替代疗法为主，作用于明确的胞外底物，如先天性血栓性血小板减少性紫癜药物ADZYNMA?与降低血浆甲氨蝶呤毒性的Voraxaze?。这些案例表明，FDA已批准的蛋白酶疗法仅利用了其天然生物学功能的一个子集。下一代蛋白酶疗法的核心目标在于超越单纯替代，借鉴其在体内的调控作用机制。蛋白酶通过切割靶蛋白特定序列而非完全降解，可选择性清除致病蛋白、重构失调通路或增强宿主防御机制。与小分子或抗体不同，蛋白酶作为酶类可实现亚化学计量活性，特别适用于高丰度靶点或循环系统难以到达的部位。新兴的mRNA递送技术可在体内瞬时表达蛋白酶，如ADAMTS13，有望减少反复输注需求，但仍处于临床前阶段。成功转化需克服催化性能、底物特异性、免疫原性、稳定性、递送限制及生产可行性等多重挑战，并在半衰期延长策略（如PEG化或Fc融合）与催化效率间取得平衡。近年来，AI驱动的计算蛋白质设计显著拓展了定制活性与特异性的蛋白酶空间，推动了该领域的快速发展。
通过工程化蛋白酶推进血液病治疗
蛋白酶在血液病治疗中历史悠久，如凝血因子IX（FIX）替代疗法BeneFIX?自1997年获批用于急性出血控制。然而，其较短的循环半衰期（约18小时）导致频繁给药及抗药抗体风险。延长循环时间的策略包括稳定分子相互作用，例如将因子VIII（FVIII）与抗血管性血友病因子（VWF）纳米抗体融合，可增强复合物稳定性并延长循环时间，同时维持正常的凝血酶介导激活。过去十年，抗体类药物与因子模拟生物制剂显著改变了血液病治疗格局，但并未取代蛋白酶工程策略。Marzeptacog alfa（活化）（MarzAA）是一种重组人活化FVII变体，通过四个位点突变增强了血小板结合与组织因子非依赖性X因子激活，并引入N-糖基化位点以延长半衰期。多项临床试验显示其安全性良好，皮下给药可降低年化出血率，但因入组困难与市场竞争，III期试验终止。Catalyst Biosciences还开发了dalcinonacog alfa与CB 4332等工程化蛋白酶，但后续因公司收购而转移。MarzAA案例说明，蛋白酶工程的进展可能受市场与转化因素制约，而非生物学可行性不足。
通过蛋白水解失活免疫调节剂调控免疫反应
自身免疫性疾病多由B细胞与T细胞功能失调驱动，现有广谱免疫抑制剂常伴随严重副作用。蛋白酶可通过选择性降解免疫球蛋白、细胞因子及其他免疫介质，实现精准免疫调节。免疫球蛋白各亚型在结构上存在保守与差异区域，为蛋白酶提供了可靶向的切割位点。IgG降解酶IdeS（imlifidase）源自化脓性链球菌，可切割IgG的Fc段，阻断FcRn相互作用并抑制免疫激活，已在高度致敏肾移植患者中显著提高移植成功率。但其细菌来源易诱发抗药抗体，且半衰期短（约5小时）导致抗体反弹，需联合免疫抑制治疗。Fc融合改造可延长半衰期，但会降低催化效率。IdeS已获欧洲药品管理局（EMA）有条件批准用于交叉配型阳性肾移植患者，并在抗肾小球基底膜病等自身免疫病中进入III期临床。Hansa Biopharma开发的HNSA-5487在降低IgG水平的同时显著减少了抗药抗体反应，具备慢性自身免疫病治疗潜力。针对基因治疗中AAV载体的IgM屏障，IceM及双功能酶IceMG可在短时间内降解循环IgM与IgG，减轻补体激活，为基因治疗预处理提供新策略。Seismic Therapeutics利用机器学习平台设计了S-1117与S-8484，分别靶向IgG与IgE，并在临床前研究中显示出高效降解能力与低免疫原性，已进入I期临床试验。IgA肾病中，异常糖基化的IgA1（agIgA1）形成免疫复合物并引发炎症，细菌来源的IgA1特异性丝氨酸蛋白酶可有效降解这些复合物，但在临床转化前仍需评估脱靶效应。
蛋白酶补充对抗乳糜泻
乳糜泻由人类消化酶无法降解的免疫原性麸质肽驱动。细菌与真菌来源的前胰蛋白酶（PEP）可在体外降解麸质，但存在胃酸不稳定与体内效果不佳等问题。来源于嗜酸放线菌的新型内切蛋白酶E40在胃pH条件下表现出强效活性并能抵抗胃蛋白酶降解，有效消除α-醇溶蛋白表位。此外，机器学习优化的PEP突变体在胃酸环境下稳定性与活性均显著提升，为口服酶替代治疗提供了可行路径。
微生物与植物蛋白酶在治疗中的应用
微生物与植物蛋白酶因成本低、稳定性高、易生产而被广泛关注。姜源性蛋白酶可作为乙酰胆碱酯酶抑制剂用于阿尔茨海默病，并具有二肽基肽酶-IV（DPP-IV）抑制活性，有助于2型糖尿病管理。真菌蛋白酶在体外可结合并潜在降解SARS-CoV-2病毒蛋白。胶原酶已在伤口清创与纤维化疾病中应用。纳豆激酶经定向进化获得更高催化效率与酸性稳定性，具备纤溶与抗炎潜力。
蛋白酶介导的淀粉样蛋白降解
淀粉样变性相关疾病（如阿尔茨海默病与帕金森病）的特征是β-折叠丰富的蛋白聚集体累积，现有疗法难以清除。Botulinum neurotoxin A（BoNT/A）经结构引导突变后获得高选择性的α-突触核蛋白（α-syn）切割能力，并在细胞中有效降低其水平。Kallikrein-6（KLK6）经工程改造可提高稳定性并融合脑靶向标签，在动物模型中减少α-syn累积并改善行为缺陷。HTRA1通过非ATP依赖的方式抑制多种聚集倾向蛋白的聚合，其无活性变体在抑制α-syn成核方面尤为有效。Neprilysin（NEP）经工程改造与抗体融合，可提高对Aβ的选择性并增强跨越血脑屏障的能力，但仍需解决脑内滞留不足的问题。
蛋白酶介导的上呼吸道病毒传播抑制
ColdZyme是一种含大西洋鳕鱼来源胰蛋白酶的口腔喷雾，通过在咽部形成临时屏障捕获并失活病毒颗粒，减少上皮细胞损伤与症状持续时间，尤其在鼻病毒感染中效果显著。未来可用工程化蛋白酶进一步优化其对保守病毒表面蛋白的切割能力。
结论与未来方向
蛋白酶疗法正从免疫调节、抗感染、代谢调控到神经退行性疾病等多个领域展现出广阔前景。未来的工程策略将聚焦于降低免疫原性、提高特异性、优化递送与实现可控激活。纳米抗体引导的蛋白酶调控与细胞内递送平台的结合，将推动蛋白酶疗法进入精准、可编程的新阶段，重新定义多个疾病领域的治疗范式。
