一種用于癌癥免疫治療的基于共價肽溶酶體靶向蛋白降解平臺

靶向蛋白降解（TPD）在過去二十年中一直是一種很有潛力的治療策略，主要依賴突變和“不可成藥”蛋白質的持久敲除。目前，一些藥物已用于臨床治療，如 AR 降解劑 ARV-110、ER 降解劑 ERV-471 等。近年來，TPD 技術在降解細胞外和膜表面蛋白方面引起了廣泛關注，包括基于 M6PR 的 LYTAC、組織特異性 GalNac-LYTAC、細胞因子介導的 KineTACs、基于細胞穿透肽/溶酶體分選序列的共價 GlueTACs和基于寡核苷酸的 Apt-TACs。然而，目前細胞外和膜蛋白降解策略仍存在挑戰，例如合成困難、腫瘤組織滲透性差、大型復合物難以內吞和適配體穩定性差。此外，LTRs 和膜 E3 連接酶的表達受限阻礙了當前 TPD 藥物的快速開發。因此，非常需要分子尺寸更小、效率更高、成本更低的溶酶體穿梭受體介導的膜蛋白降解平臺。

Fig1 一種通過轉鐵蛋白受體（TFRC）實現蛋白降解的共價肽基溶酶體靶向

蛋白降解平臺（Pep-TACs），在皮下瘤和原位瘤中引發抗腫瘤免疫反應。

中山大學高艷峰教授帶領的研究團隊研發出一種新型的溶酶體靶向降解平臺—Pep-TACs。該平臺巧妙地將細胞表面溶酶體穿梭受體TFRC的靶向肽與目標蛋白（POI）的靶向肽結合，并引入k-ASF進行靈活的共價修飾，從而增強了結合親和力，實現了POI的高效降解。Pep-TACs在降解膜蛋白方面展現出獨特優勢：首先，它不依賴內源性TF表達，通過靶向^DT7肽的TFRC實現持續降解，降解率高達91%；其次，基于TFRC的Pep-TACs能靶向多種癌癥，在復雜腫瘤微環境中表達穩定；再者，TFRC在血腦屏障上的過表達使得Pep-TACs在腦部疾病治療中潛力巨大；最后，利用共價肽進行靶向降解，通過設計k-ASF增強與靶殘基的交聯能力，顯著提高了POI的結合能力和降解效率。

作為概念驗證，選擇介導腫瘤免疫逃避的關鍵免疫檢查點 PD-L1來展示 Pep-TACs 降解平臺的實用性。目前的結果表明，Pep-TACs 可以顯著結合 PD-L1 并阻斷 PD-1/PD-L1 相互作用，尤其是名為 v9x 的共價 Pep-TACs。此外，Pep-TACs 主要通過回收受體 TFRC 介導的內體-溶酶體降解途徑實現 POI 的高效降解。此外，研究團隊已經證明，即使 TFRC-Pep-TACs-PD-L1 三元復合物的部分被 TFRC 回收并回收回細胞表面，它仍然可以阻斷 PD-1/PD-L1 相互作用。最重要的是，即使在模擬腫瘤復雜微環境（包括酸性 pH 值、免疫細胞和高水平 IFN-γ）的體外實驗中，Pep-TACs 也能夠以最高的 91% 降解 PD-L1。有趣的是，在 pH6.0 時，共價 v9x 在樹突狀細胞和巨噬細胞中的降解效率顯著提高，表明 Pep-TACs 可以有效改變 PD-L1 在腫瘤微環境中介導的免疫抑制作用。

Fig2 共價PEP-TACs的內吞作用功能

對抗PD-1反應性 MC38 腫瘤模型的深入分析結果表明，與抗PD-L1抗體相比，Pep-TACs 發揮了顯著的腫瘤抑制作用，3.9 mg/kg v9x 的抑制率最高，為 87%，劑量顯著低于抗 PD-L1 （10 mg/kg）。此外，Pep-TACs 通過增強 CD8⁺ T 細胞的功能誘導劇烈的抗腫瘤免疫反應，流式細胞術和免疫熒光分析證明了這一點。此外，Pep-TACs 促進腫瘤細胞、DC、巨噬細胞和整體腫瘤組織中 PD-L1 表達的大幅降低，對正常組織沒有明顯的毒性。在抗 PD-1 耐藥的 B16 腫瘤模型中觀察到類似的抗腫瘤作用。令人驚訝的是，由于TFRC在BBB中的高表達，共價 v9x 在大腦中顯示出持續和顯著的富集，這是共價肽降解劑腦富集的重要發現。更有趣的是，Pep-TACs 可以顯著促進腫瘤抑制并延長小鼠在原位腦腫瘤模型中的存活率為 50%。

Fig3 共價PEP-TACs V9X抑制腦腫瘤的生長

重要的是，來自無腫瘤小鼠的 T 細胞可以特異性殺死 GL261-Luc，但不能特異性殺死不相關的 MC38 細胞（補充圖 10c）。這些結果表明，Pep-TACs 治療可以引發有效的免疫記憶和腫瘤特異性免疫反應。

Fig4 Pep-TACs在原位GL261-Luc-Buncearch小鼠模型中發揮抗腫瘤效應

綜上所述，選擇具有強大內吞和再循環能力的腫瘤過表達 TFRC 用于膜蛋白降解的設計。該團隊開發了一種分子尺寸更小、效率更高、特異性高的模塊化基于共價肽的溶酶體靶向降解平臺 （Pep-TACs）。Pep-TACs特別是用 k-ASF 共價基團修飾的 Pep-TACs在原位GL261-Luc-Buncearch小鼠模型中發揮抗腫瘤效應，通過 TFRC 介導的內吞作用和靶點 PD-L1 有效內化，用于復雜腫瘤微環境中腫瘤和免疫細胞的溶酶體降解，這為去除膜蛋白提供了一種非常有用的方法，最具吸引力的是，Pep-TACs 可以有效穿過血腦屏障 （BBB），有助于大腦中強烈的抗腫瘤免疫反應，這為特異性靶向和治療腦部疾病鋪平了道路。

文獻來源：

Xiao, Y., He, Z., Li, W. et al. A covalent peptide-based lysosome-targeting protein degradation platform for cancer immunotherapy. Nat Commun 16, 1388 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56648-6