结直肠癌的全球发病率与死亡率均位居前列，并且呈现出不断上升和年轻化的趋势，探索新型治疗策略具有重要价值。结直肠癌具有高度的肿瘤异质性和代偿激活的特点，单靶点药物通常疗效不佳且易产生耐药，急需探索新型的联合治疗策略。

β-catenin和STAT3被发现可驱动结直肠癌肿瘤的恶性增殖和免疫逃逸，作为“难成药靶点”，目前可高效靶向这两种重要促癌蛋白的治疗策略依然十分有限。并且，这两种蛋白在结直肠癌中存在共同高表达和互反馈激活的特点，因此探索可同时抑制这两种蛋白的治疗药物具有重要意义。

为此，上海中医药大学交叉科学研究院及曙光医院栾鑫/陈红专团队联合海军军医大学张卫东团队从内源性天然多肽出发，设计获得可高效降解β-catenin与STAT3的多肽PROTAC分子。多肽PROTAC分子可实现自组装嵌合和肿瘤微环境下的高效解离，从而实现β-catenin与STAT3的同时高效降解。多肽PROTAC嵌合体在高效抑制结直肠癌增殖的同时，可实现对肿瘤微环境中的树突状细胞和CD8+ T细胞的激活和保护，改善结直肠癌免疫抑制微环境。该工作近期以“Self-assembled PROTACs enable protein degradation to reprogram the tumor microenvironment for synergistically enhanced colorectal cancer immunotherapy”为题发表于Bioactive Materials。

Scheme 1. Schematic diagram of the anti-tumor mechanism of dual-target-degrading NP-PROTACs.

1. β-catenin和STAT3是结直肠癌中潜在的联合治疗靶点

作者发现β-catenin和STAT3的高表达均与结直肠癌的不良预后密切相关，且这两种蛋白在结直肠癌中存在共表达和互反馈激活，β-catenin和STAT3两者均高表达的患者生存率显著低于单靶点高表达和共同低表达的患者。临床数据库和单细胞测序数据同时表明β-catenin与STAT3表达的正相关性。因此，探索可同时下调β-catenin和STAT3的治疗策略对改善结直肠癌患者预后具有重要价值。

Figure 1. β-catenin and STAT3 were two clinically significant targets in colorectal cancer.

2. 多肽PROTAC的设计合成与靶蛋白降解功能

作者基于内源性天然多肽，设计可靶向降解β-catenin的多肽PROTAC分子LAVTAT和降解STAT3的多肽PROTAC分子SAVTAT。这两种PROTAC分子可诱导β-catenin和STAT3蛋白经泛素-蛋白酶体途径特异性降解，诱导肿瘤细胞的凋亡与周期阻滞，抑制结直肠癌细胞生长。发现LAVTAT和SAVTAT摩尔浓度比为1：1时，两者的协同抑制效果最佳。

Figure 2. Design, synthesis, and characterization of LAVTAT and SAVTAT.

3. 多肽PROTAC对DC细胞和细胞毒性T细胞的激活与保护作用

LAVTAT可通过高效降解β-catenin促进结直肠癌细胞趋化因子CCL4的分泌，增强对CD103+树突状细胞的招募。同时，SAVTAT对STAT3的高效降解可显著降低肿瘤细胞表面PD-L1的表达，有效增强T细胞对结直肠癌细胞的识别和杀伤。进一步采用转录组测序分析发现，LAVTAT和SAVTAT的联合使用可显著下调肿瘤细胞中免疫抑制因子的表达，改善肿瘤免疫抑制微环境。

Figure 3. LAVTAT and SAVTAT improved the tumor immunosuppressive microenvironment in vitro.

4. 基于LAVTAT和SAVTAT的多肽PROTAC嵌合体的设计构建

为实现两种多肽PROTAC的体内精准控释和靶向输送，通过引入肿瘤微环境响应性的连接基团，实现LAVTAT和SAVTAT的高效自组装嵌合。显著改善两种多肽PROTAC的体内药代动力学性质和稳定性，增强其在肿瘤部位的蓄积。

Figure 4. Design, synthesis, and characterization of NP-PROTACs.

Figure 5 In vivo tumor targeting ability of NP-PROTACs.

5. 多肽PROTAC嵌合体的临床前药效和转化前景

在CT26细胞异种移植瘤模型中，多肽PROTAC嵌合体可实现对β-catenin和STAT3的同时降解，显著增强抗肿瘤疗效。流式结果表明，肿瘤微环境中的CD103+树突状细胞、细胞毒性T细胞及M1型巨噬细胞的激活和浸润显著提升。同时，该多肽PROTAC嵌合体在具有临床转化前景的PDO和PDX模型中展现出良好的疗效。

Figure 6 NP-PROTACs degraded STAT3 and β-catenin, improving the TIME in vivo.

Figure 7 NP-PROTACs inhibited the growth of CRC tumors in organoid and PDX models.

【小结】

该研究基于内源性天然多肽，创新性设计构建了多肽PROTAC嵌合体，实现对β-catenin和STAT3的同时降解，高效抑制结直肠癌增殖并改善肿瘤免疫抑制微环境，并为探索结直肠癌多靶点联合治疗策略提供新思路。

上海中医药大学栾鑫研究员、陈红专教授和海军军医大学张卫东教授为本文的共同通讯作者。硕士研究生陆欣尘、上海中医药大学博士后靳金美和吴也副研究员为本文的共同第一作者。研究工作受到国家自然科学基金、上海市中药化学生物学前沿研究基地等项目的支持。

原文链接：

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11461841/pdf/main.pdf