靶向蛋白降解
TARGETED PROTEIN DEGRADATION

靶向蛋白降解

人类参与生物学功能的蛋白大约有 30,000多种,然而可成药的靶点只占据其中很少的一部分。探索不可成药靶点作为药物研发领域一个非常有挑战性但值得尝试的课题,因此备受关注。新兴技术例如靶向蛋白降解技术,将为该领域的发展提供极大助力。

TARGETED PROTEIN DEGRADATION

PROTAC 筛选评价服务

蛋白靶向降解技术借助蛋白酶体和溶酶体这两类细胞内固有的降解系统对致病蛋白进行精准降解,目前主流的蛋白降解通路大致分为三类:基于泛素 - 蛋白酶体系统、基于内体 - 溶酶体通路和基于自噬 - 溶酶体通路。蛋白降解通过细胞自身的蛋白酶系统来降解靶点蛋白 (POI),从而调控蛋白水平,而非像传统药物那样通过抑制靶点蛋白的功能来发挥其药物作用。

为加速蛋白降解分子发现的过程, ICE团队针对PROTAC的特性和发挥作用的环节,积极布局对应的研发能力,专注于难成药靶点的药物研发,如:蛋白水平开展蛋白表达和纯化、生物物理学评价,蛋白亲和力、三元复合物的形成等;细胞水平可优化蛋白的降解与表达水平的检测,比如传统WB、数字化WB、通量化ICW和IFA、HiBiT敲入稳转细胞系的构建等技术,也可以利用商品化试剂盒如AlphaLISA,ELISA, HTRF等方法检测总蛋白的表达水平;同时结合细胞信号转导通路的检测、细胞活力与增殖等层次,多方位确定PROTAC分子在细胞中的活性;机制研究上可以通过ADME的方法、蛋白组学、结构生物学等手段,评价PROTAC分子在细胞内发挥作用的机制,也可以通过抑制剂的手段研究蛋白降解通路的特异性等等,形成了完整的蛋白靶向降解剂筛选平台。

平台能力矩阵

蛋白水平评价

POI 与连接酶的表达纯化;SPR、MST、CETSA 等生物物理方法验证亲和力与三元复合物形成。

细胞降解检测

传统 WB、数字化 WB(JESS)、通量化 ICW 与 IFA、HiBiT 敲入稳转细胞系,及 AlphaLISA、ELISA、HTRF 等试剂盒检测。

细胞功能评价

结合细胞信号转导通路检测、细胞活力与增殖等层次,多方位确定 PROTAC 分子在细胞中的活性。

机制研究

ADME、蛋白组学脱靶分析、结构生物学手段评价分子机制,抑制剂方法研究降解通路特异性。

PROTAC 作用机制与 ICE 评价节点
POI 靶蛋白 致病/难成药靶点 E3 泛素连接酶 CRBN / VHL 等 PROTAC 分子 双功能小分子桥联 三元复合物 POI–PROTAC–E3 POI 泛素化 Ub 链标记 蛋白酶体降解 靶蛋白清除 · 事件驱动 ICE 评价节点:亲和力与三元复合物(SPR/MST/CETSA) · 降解定量(WB/JESS/ICW/IFA/HiBiT) · 机制(ADME/蛋白组学)
细胞降解检测方法学(以 BTK-PROTAC 为例 · ICE 数据)

传统电泳 Western Blot

在方法优化的早期阶段,ICE 团队利用传统 Western Blot 实验观察靶蛋白降解趋势,为后续数字化定量与高通量筛选建立方法基础。

爱思益普传统WB检测BTK降解条带

传统 WB:BTK 降解趋势条带(ICE 数据)

爱思益普传统WB内参对照

内参对照:上样量一致性验证

数字化 Western Blot · JESS

相比传统电泳 WB,JESS(ProteinSimple)制备样本流程简单、定量便捷,可准确确定蛋白降解情况并用于后续筛选。目前 ICE 团队已用 JESS 顺利完成多项蛋白降解相关实验。

爱思益普JESS检测BTK降解数据

JESS 信号线性与 BTK 降解定量:DC50 = 1.175 nM

爱思益普JESS虚拟泳道图

JESS 虚拟泳道图:BTK 剂量依赖性降解(ICE 数据)

ICW(In-Cell Western)

适合微孔板方式的通量化细胞活性筛选:对大量 PROTAC 分子进行细胞水平降解评价,兼顾通量与定量准确性。

爱思益普ICW检测P300 CBP H3K27Ac降解数据

ICW 定量:P300 / CBP / H3K27Ac 降解 DC50 分别为 0.75 / 1.51 / 4.18 nM

爱思益普ICW检测P300孔板荧光条带

P300:剂量依赖性荧光信号(ICE 数据)

爱思益普ICW检测CBP孔板荧光条带

CBP:剂量依赖性荧光信号(ICE 数据)

爱思益普ICW检测H3K27Ac孔板荧光条带

H3K27Ac:剂量依赖性荧光信号(ICE 数据)

IFA(Immunofluorescence Assay · 高内涵成像)

基于高内涵成像的免疫荧光检测:在单细胞水平定量靶蛋白降解,方法线性优异(R² = 0.9987),适用于通量化筛选。

爱思益普IFA高内涵检测BTK降解数据

IFA 线性验证与 BTK 降解定量:DC50 = 9.28 nM

爱思益普IFA高内涵成像浓度梯度图像

IFA 浓度梯度成像:1000 nM → DMSO 荧光信号梯度恢复(ICE 数据)

HiBiT 内源敲入细胞系

利用 HiBiT 内源敲入的细胞系进行通量筛选,可快速筛选可降解 BTK 蛋白的 PROTAC 分子,同时观察降解动力学过程及 PROTAC 分子对细胞增殖的影响。

爱思益普HiBiT细胞系检测BRD4 cMYC IKZF1 STAT3 SMARCA2降解数据

5 个 HiBiT 敲入细胞系的 PROTAC 降解评价:BRD4 / cMYC / IKZF1 / STAT3 / SMARCA2

PROTAC 早期 ADME 与机制评价

早期 ADME 评价

PROTAC 分子量较大、氢键较多、溶解性与透膜性较差、稳定性较差,需尽早收集 ADME 数据:溶解度、LogD、LogP,血浆/肠液/胃液/原代肝细胞/培养基中的稳定性,Caco-2、MDCKII、MDCKII-MDR1 等细胞系 Papp 透膜性,以及肝微粒体与原代肝细胞代谢稳定性;脱靶效应常用蛋白组学方法分析。

LC-MS/MS 细胞生物利用度

液质联用(LC-MS/MS)结合细胞学化合物处理条件,便捷分析细胞摄取量、非特异结合量、生物转化量、化合物溶解性及稳定性,构成细胞生物利用度参数,解释酶学与细胞学体系中活性的相对差异,及时提供 troubleshooting 试验数据。

前沿降解方式布局 分子胶LYTACsAUTACsATTECsRIBOTACs

新的蛋白降解方式不断出现。对于膜蛋白而言,ICE 有着丰富的稳转细胞系储备(如离子通道、GPCR 受体等),可在膜蛋白降解领域提供更多支持,为中国蛋白降解领域的药物研发助力。

PROTAC 评价流程

1

蛋白表达纯化

POI 与连接酶的蛋白水平制备

2

生物物理评价

亲和力测定与三元复合物形成验证

3

细胞降解检测

WB、数字化 WB、ICW、HiBiT 稳转细胞系

4

细胞功能评价

信号通路、细胞活力与增殖多维评价

5

机制研究

ADME、蛋白组学与降解通路特异性研究

传统WB BTK降解条带
传统WB内参对照
JESS BTK降解定量
JESS虚拟泳道
ICW降解定量
ICW P300荧光条带
ICW CBP荧光条带
ICW H3K27Ac荧光条带
IFA降解定量
IFA浓度梯度成像
HiBiT五靶点降解评价
FAQ

常见问题

什么是靶向蛋白降解技术?

蛋白靶向降解技术借助蛋白酶体和溶酶体这两类细胞内固有的降解系统对致病蛋白进行精准降解。蛋白降解通过细胞自身的蛋白酶系统降解靶点蛋白(POI)、调控蛋白水平,而非像传统药物那样抑制靶点蛋白功能,为不可成药靶点开发提供助力。

目前主流的蛋白降解通路有哪些?

目前主流的蛋白降解通路大致分为三类:基于泛素-蛋白酶体系统、基于内体-溶酶体通路和基于自噬-溶酶体通路。新的蛋白降解方式也不断出现,如分子胶、LYTACs、AUTACs、ATTECs、RIBOTACs 等。

爱思益普的 PROTAC 筛选评价平台包含哪些能力?

平台在蛋白水平开展蛋白表达和纯化、生物物理学评价、亲和力与三元复合物形成研究;细胞水平采用传统 WB、数字化 WB(JESS)、ICW、IFA、HiBiT 敲入稳转细胞系及 AlphaLISA、ELISA、HTRF 等方法;机制研究结合 ADME、蛋白组学等手段。

PROTAC 分子的 ADME 评价包括哪些内容?

PROTAC 分子量较大、氢键较多、溶解性与透膜性较差,需尽早收集溶解度、LogD、LogP、血浆/肠液/胃液稳定性数据,以及 Caco-2、MDCKII、MDCKII-MDR1 等细胞系的 Papp 透膜性和肝微粒体代谢稳定性,并用蛋白组学分析脱靶降解。

数字化 Western Blot(JESS)相比传统 WB 有什么优势?

相比传统电泳 Western Blot 实验,JESS 更为便捷,制备样本流程简单。ICE 团队在优化方法的早期会利用传统 Western Blot 看趋势,再结合数字化 Western Blot 确定降解情况用于后续筛选,目前已用 JESS 顺利完成多项蛋白降解相关实验。

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