2025年1月24日,《Trends in Biochemical Sciences》刊发题为“Routes to molecular glue degrader discovery”的综述文章,围绕分子胶降解剂的发现路径进行系统梳理。对PROTAC/TPD领域而言,这类综述的价值不在于报告单一候选物进展,而在于将过去相对分散的发现经验、筛选方法和机制验证手段放入同一框架下比较,为后续项目立项、平台建设和风险评估提供更清晰的参照。
分子胶降解剂与双功能PROTAC不同,通常不需要同时连接靶蛋白配体和E3连接酶配体,而是通过小分子诱导或稳定E3连接酶与新底物之间的蛋白相互作用,使原本不被识别的蛋白进入泛素化和蛋白酶体降解路径。这一机制赋予其较低分子量、潜在口服成药性和进入传统“难成药”靶点空间的吸引力,但也带来发现规律不透明、底物谱难预测、选择性评价复杂等挑战。
事件背景:从偶然发现走向路径化总结
长期以来,分子胶降解剂的代表案例多带有明显的偶然发现特征。免疫调节药物相关研究揭示了CRBN介导的新底物招募机制,奠定了分子胶作为TPD药物形态的基础;随后,围绕CRBN、DCAF15、DCAF16、RNF114等E3系统的研究逐步扩展了该领域的机制边界。与PROTAC依赖已知配体和连接子优化不同,分子胶的核心难点在于如何让一个小分子在蛋白表面形成可被E3识别的新界面,且该界面常常对构象、空间取向和局部氨基酸环境高度敏感。
这也是本篇综述受到关注的原因。它没有简单将分子胶视为“小分子版PROTAC”,而是强调其发现逻辑应围绕E3—底物相互作用重塑展开。换言之,分子胶项目的关键问题不是“是否能结合某个蛋白”,而是该结合事件能否转化为可重复、可验证、可优化的降解表型。
核心进展:三类发现策略被放在同一坐标系中比较
综述将分子胶降解剂的发现路径概括为多条互补路线,其中最具代表性的是偶然发现、表型筛选和机制驱动的理性设计。偶然发现仍是重要来源,尤其适合从既有药物或活性化合物中重新解释未被充分理解的表型;其优点是更接近真实细胞环境,缺点是发现后往往需要大量反向机制解析。
表型筛选则试图在细胞层面直接捕捉降解相关结果,例如蛋白丰度下降、转录或细胞命运改变、疾病相关功能逆转等。相较单纯结合筛选,表型筛选能更早保留细胞通透性、蛋白稳态和泛素化路径可用性等信息,但其命中物可能同时包含抑制剂、毒性化合物或非特异性应激诱导物,因此必须配合蛋白质组学、遗传学扰动和救援实验确认机制。
理性设计是综述重点讨论的方向。文章指出,随着结构生物学、定量蛋白质组学、功能基因组学和化学蛋白质组学工具成熟,分子胶发现正在尝试从“事后解释”转向“事前假设”。这一策略包括利用已有E3配体进行改造、筛选可结合特定蛋白表面的新型小分子、识别可被重塑的E3—底物界面,以及用定量组学追踪候选化合物引发的底物谱变化。
- 偶然发现:适合重新评估已有活性小分子,但命中后机制解析成本较高。
- 表型筛选:贴近细胞功能结果,但需要严格区分降解、抑制和细胞毒性。
- 理性设计:有望提升可预测性,但依赖结构、配体、底物谱和E3生物学信息积累。
技术意义:分子胶平台的评价标准正在变化
对研发平台而言,综述传递的一个重要信号是,分子胶发现不能只用传统小分子药物的亲和力或酶活抑制指标来评估。真正关键的参数应包括目标蛋白降解幅度、DC50、Dmax、降解动力学、蛋白质组选择性、E3依赖性、泛素化证据以及细胞表型与降解事件之间的因果关系。
这也解释了为什么定量蛋白质组学在该领域越来越重要。分子胶可能改变多个底物的稳定性,部分降解事件可能与疗效相关,另一些则可能带来安全性风险。只有在全蛋白质组层面绘制底物谱,并结合CRISPR筛选、E3敲除或竞争实验,研究者才可能判断某个候选物是具有明确机制的降解剂,还是广泛扰动细胞稳态的非特异性化合物。
临床意义方面,分子胶为缺乏明确结合口袋、支架功能占主导或传统抑制剂难以充分阻断的蛋白提供了新的干预路径。其较小分子体积也使其在成药性上具有吸引力。不过,综述同样提醒,分子胶的优势并不等于低风险。若底物谱控制不足,或者E3在不同组织中的表达与功能差异被低估,候选物可能在疗效窗口、组织选择性和长期安全性方面面临挑战。
风险和观察点:从命中发现到可开发候选物仍有距离
分子胶降解剂的首要风险是可预测性不足。即便某个小分子能够诱导目标蛋白降解,微小结构修饰也可能改变底物谱,甚至从有效降解转向无活性或多靶点降解。第二个风险是E3选择空间仍然有限,行业对少数E3系统的依赖较强,而不同E3的组织分布、底物偏好和疾病相关性尚未被充分转化为可设计规则。
第三个风险来自转化研究。细胞系中观察到的降解并不必然等同于动物模型或患者组织中的充分靶点清除,候选物还需跨越暴露量、组织分布、蛋白周转速率和疾病背景差异等多重门槛。因此,对分子胶项目而言,早期就建立PK/PD关系、降解—表型关联和安全性蛋白质组监测,比单纯追求更强体外活性更为关键。
下一步值得观察的方向包括:更多非CRBN E3系统是否能形成可复制的分子胶发现范式;结构生物学与AI辅助建模能否提高三元相互作用预测能力;表型筛选命中物能否通过组学和遗传学快速归因;以及产业界能否将分子胶从“个案成功”推进到可规模化的平台输出。总体来看,本篇综述的意义在于为分子胶降解剂提供了一张方法学地图:偶然发现仍有价值,但真正决定领域上限的,将是筛选、机制验证和理性设计之间能否形成闭环。