CD36 介导的蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）内吞作用：解锁新型药物递送机制
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CD36 介导的蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）内吞作用：解锁新型药物递送机制
在药物研发的奇妙世界里，小分子药物吸收的传统观念一直被被动扩散理论主导，即药物像小分子 “乘客” 一样，顺着浓度梯度的 “河流”，轻松穿过细胞脂质膜的 “屏障”。然而，随着研究的深入，人们发现许多 “体型庞大” 或 “极性很强” 的药物，如蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs，一种由靶向目标蛋白（POI）的配体和 E3 泛素连接酶的配体通过连接子连接而成的双功能化合物，能特异性地降解目标蛋白 ），它们并不遵循这个 “规则”，却依然能被细胞吸收并发挥作用。这就好比发现了一些特殊的 “巨型船只”，无法通过传统的 “小河道”，却能神秘地抵达细胞 “彼岸”。这种现象让科学家们困惑不已，也激发了他们探索新机制的热情。于是，为了解开这些大分子药物的摄取之谜，来自美国德克萨斯大学健康科学中心圣安东尼奥分校、阿肯色大学医学科学中心、杜克大学医学中心等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell》杂志上，为药物研发领域带来了新的曙光。
研究人员在探索过程中运用了多种技术方法。首先，他们利用生物素标记的化学探针进行靶标垂钓（biotinylated chemical - probe - based target fishing），就像用特制的 “鱼钩” 去 “钓” 与 PROTACs 结合的膜蛋白；其次，通过基因敲低（knockdown）/ 敲入（knockin）技术，对相关基因进行调控，观察其对药物摄取的影响；还运用代谢组学 UPLC - MS 分析（metabolomic UPLC - MS analyses），精准检测细胞内药物浓度；此外，表面等离子共振（SPR）技术被用于测定化合物与 CD36 的结合亲和力。同时，研究使用了前列腺癌组织芯片（prostate cancer tissue microarray）等样本队列进行研究。
研究结果如下：
- PROTACs 与膜 CD36 的结合：研究人员设计合成了生物素探针 BRD4VHL - biotin，通过 pull - down 实验、质谱分析和免疫印迹等方法，发现 CD36 是 LNCaP 细胞中与 PROTACs 结合的主要膜蛋白。进一步研究表明，不同化学类型的 PROTACs，如 SIM1 - Me、ARV - 110 等，都能与 CD36 结合，且结合亲和力较高。
- CD36 介导的内吞作用对 PROTACs 摄取和活性的重要性：通过在 LNCaP 细胞中敲低 CD36 的表达，研究人员发现 PROTACs 对目标蛋白的降解作用显著减弱，细胞内药物浓度降低，细胞活力和克隆增殖能力增强。相反，过表达 CD36 则能恢复 PROTACs 的活性。在体内实验中，敲低 CD36 也会抑制 ARV - 110 对肿瘤生长的抑制作用。这一系列实验表明，CD36 介导的内吞作用是 PROTACs 发挥作用的关键途径。
- CD36 介导的内吞作用促进荧光标记的 PROTACs 摄取：研究人员设计合成了多种荧光标记的 PROTACs 探针，如 BRD4 - VHL - BDP - FL、SIM1 - Me - BDP - FL 等。通过共聚焦显微镜观察发现，这些探针的摄取依赖于 CD36 介导的内吞作用，且与早期内体标记物 EEA1 共定位。这进一步证实了 CD36 在 PROTACs 摄取过程中的重要作用。
- CD36 介导的内吞作用是其他 bRo5 分子摄取的通用途径：研究人员发现，除了 PROTACs，其他 bRo5 分子，如 rapalink - 1、rapamycin、navitoclax 等，其细胞摄取也依赖于 CD36 介导的内吞作用。这表明 CD36 在大分子药物摄取中具有广泛的作用。
- 靶向 CD36 的结构优化增强 PROTACs 的摄取和活性：研究人员以 MZ1 为模型，通过在其结构上引入不同的基团，如带电荷的羧酸、正电荷的伯胺和疏水的中性基团等，设计合成了一系列 MZ1 类似物。实验结果表明，这些修饰可以增强 PROTACs 与 CD36 的结合亲和力，提高细胞摄取效率和对目标蛋白的降解能力，从而增强其抗肿瘤活性。
- 靶向 CD36 介导的内吞作用提高 bRo5 PROTAC 的抗肿瘤活性：在体外实验中，优化后的 PROTACs，如 MZ1 - C14 - Na 和 MZ1 - C12 - NB，对肿瘤细胞的抑制作用明显增强。在体内实验中，它们也能更有效地抑制肿瘤生长，且不影响小鼠体重。这表明靶向 CD36 介导的内吞作用可以显著提高 PROTACs 的抗肿瘤活性。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了膜蛋白 CD36 在 PROTACs 及其他 eRo5 和 bRo5 分子细胞摄取中的关键作用，并证明了基于 CD36 介导的化学内吞药物化学策略的可行性。这一策略可以提高 PROTACs 的摄取和活性，为药物研发提供了新的思路。在药物发现方面，细胞通过 CD36 等受体摄取药物的机制应纳入化学内吞药物的测试流程，优化药物与靶基因的结合亲和力和内吞效率，有助于提高药物疗效。在药物开发方面，该策略可以改善药物的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）性质，克服传统药物优化中被动渗透性、溶解性和稳定性之间的矛盾。在精准医学和临床实践方面，根据 CD36 的表达水平对患者进行分层，可能会提高化学内吞药物的治疗效果，减少不良反应。此外，未来的研究可以进一步探索 CD36 在其他细胞类型中的作用，以及优化 PROTACs 的结构，提高其疗效和安全性。总之，这项研究为药物研发开辟了新的方向，具有重要的理论和实践意义。
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