“死亡逃逸”巧设计：DEFUSE高通量筛选平台加速靶向蛋白降解剂发现

研究背景

      小分子靶向蛋白降解剂能选择性降解目标蛋白，为攻克传统意义上“不可成药”靶点提供了重要策略，已经成为当前新药研发最前沿、最具颠覆性的领域之一。然而，目前小分子靶蛋白降解药物基本都是偶然发现，具有很大的随机性，缺乏系统的发现和设计策略，这严重制约了蛋白降解策略在新药开发中的广泛应用潜力。因此，开发高效、理性的靶向蛋白降解剂的发现方法，已成为当前亟待突破的关键科学难题。

结果与展望

      中国科学院分子细胞科学卓越创新中心姜海研究员团队开发了一种小分子蛋白降解剂的高通量筛选平台DEFUSE（DEath FUSion Escaper），该平台的核心设计是将目标蛋白（Protein-Of-Interest, POI）与一个可被激活的死亡蛋白（Triggerable Death Protein, TDP）融合表达于细胞中。如果这一死亡融合蛋白未被降解，添加激活剂后死亡蛋白被激活，将导致细胞迅速死亡；如果化合物文库中的某个小分子能够导致POI的降解，则细胞中POI- TDP融合蛋白被清除，细胞将能够存活。通过这一“死亡逃逸”策略，将难以直接观测的蛋白降解事件转化为明确的细胞存活表型，有效克服了降解剂筛选的技术瓶颈。该技术平台利用自动化明场成像技术，可在384孔板中实现高通量筛选。其模块化设计支持对多个靶点的同步平行筛选，显著提高了筛选通量和候选分子的发现概率。

      基于DEFUSE平台，该团队与厦门大学邓贤明教授团队合作，筛选发现了一个特异性降解致癌蛋白SKP2的小分子降解剂SKPer1。机制研究发现，SKPer1分子能够诱导SKP2蛋白与E3连接酶STUB1的邻近互作，导致SKP2的泛素化降解。功能分析显示，SKPer1可以选择性杀伤SKP2高表达的癌细胞，并在小鼠体内展现出显著的肿瘤抑制活性和良好的安全性。进一步研究发现，SKP2蛋白中一段10个氨基酸的序列可以作为通用型降解标签（degron），也为靶向蛋白降解领域提供了新型分子工具。

      本研究不仅为发现新型蛋白降解剂提供了一个高效、可靠且兼具经济性的筛选解决方案，也为基于诱导邻近作用的抗肿瘤降解剂的开发及降解标签的研究提供了重要的理论参考和实践依据。

作者简介

       中国科学院分子细胞科学卓越创新中心姜海研究员为论文通讯作者，姜海课题组致力于肿瘤靶标和“难以成药”靶点药物的筛选研究。厦门大学生命科学学院邓贤明教授为共同通讯作者，邓贤明课题组主要从事癌症等相关疾病的“靶向治疗”药物研发。姜海课题组的博士后褚衍凯，博士生陈奭爽、陈寅、方慧玲和厦门大学生命科学学院博士生阳明洋为该论文第一作者。

《自然-生物技术》Nature Biotechnology

DOI: 10.1038/s41587-025-02793-8

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