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2022．12
CRISPR助PROTACs藥物開發精準出手
有別於藥理作用在抑制蛋白活化位點的常規藥物，蛋白水解靶向嵌合體 (proteolysis targeting chimeras, PROTAC) 以潛力新星現身蛋白藥物開發的領域。PROTAC具有兩個化學基團：一端連接到目標蛋白，另一端則召集 E3 ligases (連接酶)，透過E3 ligases 以泛素化 (ubiquitinylation) 標記目標蛋白，進而使目標蛋白降解 (圖一)。 此藥理機轉亦賦予PROTAC可在低濃度下發揮作用。
(圖一)
此領域正在加速研究中，但至今約 600 種 E3 ligases中，只有2種可被應用；科學家紛紛投身開發新型E3 ligases，位於San Diego, Scripps Research, Benjamin Cravatt 實驗室的副研究員：Xiaoyu Zhang 是其中之一
▍新型的E3 ligases PROTACs對核蛋白具特異性
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(圖一)▍新型的E3 ligases PROTACs對核蛋白具特異性
Dr. Zhang 說明，測試新型的E3 ligases 不容易，需要製備化學探針及建立生物系統來定義E3 ligases的表達與功能。Dr. Zhang與他的研究團隊早期即針對數百種蛋白質篩選過的許多親電性 (electrophilic) 片段，尋找與蛋白質中半胱氨酸(cysteines) 相互作用的特定配體。這些特定與蛋白質 cysteines 共價作用的親電性片段是他們研究的關鍵；團隊以蛋白質 FKBP12 為目標，出乎意料地觀察到他們的 PROTAC 僅降解核內的FKBP12，降解膜蛋白形式的FKBP12。 Zhang 認為這種特殊的降解模式可成為優勢，表示:「我們可以利用這樣的PROTAC專門標定核蛋白，例如活性狀態的轉錄因子等。」
▍CRISPR驗證PROTACs的特殊降解機制
Zhang的團隊進一步探討 PROTAC與核蛋白結合與降解的機制，他們發現DCAF16，他們獨特 E3 ligases所辨識基質的一部分是降解的關鍵。為了驗證這個功能假說，Zhang採用Synthego所提供的DCAF16 基因剔除 (Knockout, KO) 細胞株，實驗表明：DCAF16 KO 細胞的蛋白質降解明顯減少。以上，Zhang與團隊的研究發表在Nature Chemical Biology.
Zhang的團隊也注意到另一種未預料到的蛋白質 ACAT1 被降解；因此Zhang 正在研究更專一的配體，表示:「理想情況下，一個非常好的 PROTAC 不應該脫靶，視為終極目標。」
開發專一性高的PROTAC，仰賴高通量的蛋白目標篩選與快速的材料供應，Synthego能提供快速、高效率的基因編輯細胞株與iPSCs (Induced pluripotent stem cells)，以及品質精良、價格實惠的sgRNA客製化合成；整合工業級sgRNA的製造技術與專精的CRISPR策略，近年亦陸續推出高通量、Library規格的sgRNA與細胞產品，所有Synthego的Library皆採盤式包裝，單一目標基因即一個well，不怕混淆，後續不須利用特殊方法進行辨識與篩選，獨立分析，節省研究者的大量時間；至今已協力各大研究單位，如：美國國家衛生院的大型研究計畫；基因編輯交給Synthego，讓科學家探討蛋白功能。
▍CRISPR驗證PROTACs的特殊降解機制
Zhang的團隊進一步探討 PROTAC與核蛋白結合與降解的機制，他們發現DCAF16，他們獨特 E3 ligases所辨識基質的一部分是降解的關鍵。為了驗證這個功能假說，Zhang採用Synthego所提供的DCAF16 基因剔除 (Knockout, KO) 細胞株，實驗表明：DCAF16 KO 細胞的蛋白質降解明顯減少。以上，Zhang與團隊的研究發表在Nature Chemical Biology.
Zhang的團隊也注意到另一種未預料到的蛋白質 ACAT1 被降解；因此Zhang 正在研究更專一的配體，表示:「理想情況下，一個非常好的 PROTAC 不應該脫靶，視為終極目標。」
開發專一性高的PROTAC，仰賴高通量的蛋白目標篩選與快速的材料供應，Synthego能提供快速、高效率的基因編輯細胞株與iPSCs (Induced pluripotent stem cells)，以及品質精良、價格實惠的sgRNA客製化合成；整合工業級sgRNA的製造技術與專精的CRISPR策略，近年亦陸續推出高通量、Library規格的sgRNA與細胞產品，所有Synthego的Library皆採盤式包裝，單一目標基因即一個well，不怕混淆，後續不須利用特殊方法進行辨識與篩選，獨立分析，節省研究者的大量時間；至今已協力各大研究單位，如：美國國家衛生院的大型研究計畫；基因編輯交給Synthego，讓科學家探討蛋白功能。
參考文獻
