导读：2021-11-25，Nature Communications 在线发表题为 Development of a BCL-xL and BCL-2 dual degrader with improved antileukemic activity 的研究。该工作围绕抗凋亡蛋白 BCL-xL 与 BCL-2，基于 ABT263 类结合骨架设计 VHL 招募型 PROTAC，提出通过改变连接位点与三元复合物构象，可将原本偏向 BCL-xL 的降解策略扩展为 BCL-xL/BCL-2 双降解，并在依赖两类蛋白的白血病细胞模型中显示更强抗白血病活性。对靶向蛋白降解领域而言，这项研究的重要性不仅在于一个双降解剂分子的获得，也在于它把“靶蛋白表面赖氨酸可及性”纳入 PROTAC 设计框架。
研究背景
BCL-2 家族抗凋亡蛋白长期是血液肿瘤和部分实体瘤药物研发中的重要靶点。BCL-xL 与 BCL-2 均可通过抑制线粒体凋亡通路帮助肿瘤细胞存活，因此，小分子抑制剂围绕这些蛋白形成了较成熟的药物化学基础。ABT263 作为能够结合 BCL-xL 与 BCL-2 的代表性骨架，为抑制剂的进一步和降解剂设计提供了可利用的结合信息。
但 BCL-xL 靶向存在一个关键难点：血小板高度依赖 BCL-xL 生存，单纯抑制 BCL-xL 可能带来机制相关的血小板毒性窗口问题。PROTAC 的思路则提供了另一种可能，即不是只占据靶点结合口袋，而是通过 E3 连接酶招募、泛素化和蛋白酶体降解来降低靶蛋白水平。若所选 E3 在特定细胞或组织中的表达差异能够被利用，降解剂有机会在药效与安全性之间形成不同于传统抑制剂的平衡。
此前已有 BCL-xL 降解剂研究提示，利用 VHL 招募可将 ABT263 类结合分子转化为 BCL-xL 选择性降解剂，并使其与原始抑制剂在药理表现上出现差异。然而，许多白血病细胞并不只依赖 BCL-xL，也可能同时依赖 BCL-2。对于这类双依赖背景，只降解 BCL-xL 可能不足以覆盖完整生存信号；只抑制 BCL-2 也可能受到 BCL-xL 代偿的限制。因此，BCL-xL/BCL-2 双降解剂具有清晰的生物学问题指向。
核心内容
本研究从 ABT263 类结合基础出发，设计并筛选一系列 VHL 招募型双功能分子。研究者并未简单沿用既有连接位点，而是选择 ABT263 上不同的可延伸位置，将其与 VHL 配体连接，以改变 BCL-xL 或 BCL-2 与 VHL 之间形成三元复合物时的空间构象。这个设计逻辑的核心在于：PROTAC 能否诱导降解，不只取决于是否能同时结合靶蛋白和 E3，还取决于三元复合物能否把靶蛋白表面合适的赖氨酸摆放到 E2 泛素转移反应可发生的位置。
在这一系列化合物中，研究者识别出能够同时降解 BCL-xL 与 BCL-2 的分子，并进一步确认其中活性更强的异构体 753b。与偏向 BCL-xL 的降解剂相比，753b 不仅保持了对 BCL-xL 的降解能力，也获得了对 BCL-2 的降解能力。研究在细胞模型中观察到，753b 对两类蛋白的降低具有时间依赖特征，并能在白血病细胞中造成更强的凋亡和细胞杀伤效应。
值得注意的是，这里的“增强抗白血病活性”来自细胞模型与实验体系，不应被理解为人体疗效结论。研究重点在于证明一种分子设计策略：通过连接位点、连接臂长度和立体构型调控三元复合物，可能使 PROTAC 的降解谱从单一或偏向性靶点扩展到两个高度相关的抗凋亡蛋白。
机制与证据
该论文较有信息量的部分，是把 BCL-xL/BCL-2 双降解与“赖氨酸可及性”联系起来。传统 PROTAC 设计中，研究者常关注二元结合亲和力、三元复合物形成、连接臂长度、细胞通透性和降解效率。但本研究强调，即便三元复合物能够形成，靶蛋白表面赖氨酸是否能被 E2 酶有效接触和催化，同样会影响最终是否发生泛素化与降解。
研究者基于包含 NEDD8 修饰的 VHL Cullin-RING E3 复合物、PROTAC、BCL-xL、E2-泛素以及 RBX1 的整体建模，提出 E2 催化位点在靶蛋白表面可能只覆盖一个相对受限的“带状区域”。如果某个赖氨酸虽然暴露在蛋白表面，却处在 E2 难以有效接近或取向不合适的位置，该赖氨酸就未必能成为有效泛素化位点。由此，PROTAC 的选择性并不只来自结合选择性，也可能来自泛素转移几何条件的选择性。
围绕这一假设，论文通过突变和泛素化相关实验进一步验证：不同表面赖氨酸对降解的贡献并不相同。对于 753b，研究提示其可使 BCL-xL 上更多合适赖氨酸以及 BCL-2 上关键赖氨酸进入可泛素化构象，从而解释其为何能从 BCL-xL 降解扩展为 BCL-xL/BCL-2 双降解。换言之，连接位点变化并非只是影响分子柔性，而是改变了 E3-PROTAC-靶蛋白复合物的空间安排。
机制验证还包括对 VHL 和蛋白酶体依赖性的确认。研究显示，游离 ABT263 或 VHL 配体竞争、VHL 缺失、NEDD8 活化或蛋白酶体相关干预均可影响 753b 诱导的蛋白降解，而单纯凋亡通路抑制并不能解释 BCL-xL 与 BCL-2 蛋白水平下降。这些结果支持 753b 的作用属于 VHL 依赖、泛素-蛋白酶体系统介导的靶向降解，而不是因细胞死亡造成的二级蛋白变化。
为什么值得关注
第一，这项研究把 BCL-xL/BCL-2 双靶点问题从“抑制剂覆盖范围”推进到“降解剂覆盖范围”。抑制剂需要持续占据功能口袋，而降解剂的目标是降低蛋白本身，理论上可同时影响催化或结合功能之外的支架、复合物和非经典功能。对于抗凋亡蛋白这类主要通过蛋白互作发挥作用的靶点，降低蛋白丰度与阻断结合口袋可能形成不同药理后果。
第二，双降解策略为 BCL-xL/BCL-2 共依赖细胞模型提供了更直接的干预方式。若肿瘤细胞同时利用 BCL-xL 和 BCL-2 维持生存，只抑制或只降解其中一个节点可能留下逃逸空间。论文中的白血病细胞模型显示，能够同时降解两者的分子较单一方向干预具有更强细胞杀伤表现，这为在更多模型中评估共依赖情境提供了依据。
第三，研究提出的设计原则具有外溢价值。许多 PROTAC 项目在早期优化中会遇到“结合很好但不降解”或“形成三元复合物但降解弱”的问题。该论文提示，药物化学优化不应只在亲和力和细胞活性之间循环，还需要考虑靶蛋白表面可泛素化位点、E2 可达区域、连接位点引导的构象变化以及立体异构体带来的复合物差异。这对 bRo5 空间中的降解剂优化尤其重要。
第四，BCL-xL 安全性窗口问题也使 VHL 招募策略更具讨论价值。论文中提到，血小板中 VHL 表达较低的特点可能有助于降低 BCL-xL 降解剂对血小板的影响；本研究的双降解剂也围绕这一思路评估了与 ABT263 相比的差异。不过，这类体外与模型证据仍不能替代系统的体内药代、药效、组织分布和安全性验证。
边界与待验证问题
这篇论文的边界必须清楚：研究结果主要来自分子建模、体外生化实验、细胞内三元复合物检测、蛋白降解实验和白血病细胞模型。它证明了 BCL-xL/BCL-2 双降解剂在实验模型中的抗白血病潜力，但没有证明人体疗效，也不能据此推断临床获益或药物审批结论。
从药物研发角度看，双降解剂仍面临多重待验证问题。其一，BCL-xL 与 BCL-2 同时降低可能带来更强肿瘤细胞杀伤，但也需要严谨评估正常组织中的依赖性与毒性窗口。其二，VHL 招募能否在目标疾病相关细胞中形成足够强、足够持久且具有选择性的降解，需要结合不同细胞背景判断。其三，ABT263 类骨架和 PROTAC 分子量、极性、构象柔性之间的平衡，会直接影响细胞通透性、暴露水平和体内分布。
此外，赖氨酸可及性模型虽然为 PROTAC 设计提供了重要启发，但它不是唯一决定因素。三元复合物稳定性、协同性、E3 表达、亚细胞定位、蛋白周转速度、蛋白复合物状态、细胞应激反应和凋亡阈值都会影响最终表型。对研发团队而言，本文更适合被视为一个机制指导型设计案例，而不是简单的“换连接臂即可获得双降解”的通用公式。