CELL CHEM BIOL丨双功能配体介导的通过ASGPR受体清除血浆PCSK9

各位老师大家好，今天给大家分享的文献来自于诺华制药的工作，题目为《双功能配体介导的通过ASGPR受体清除血浆PCSK9》。

既往文献报道，血液中的前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶（Proprotein convertase subtilisin，PCSK9）对肝细胞膜表面低密度脂蛋白受体水平（low-density lipoprotein cholesterol receptor, LDLR）有较大影响。在一些高低密度脂蛋白血症的患者中，研究者发现PCSK9发生突变，导致PCSK9与LDLR具有高亲和力，当血液中突变的PCSK9与肝细胞膜表面的LDLR结合后，会诱导LDLR内吞并导致其经溶酶体途径降解，降低肝细胞膜表面的LDLR水平，导致血液中LDL水平增加，引起高脂血症。目前临床上使用ASGPR的配体三聚N-乙酰半乳糖胺（triGalNAc）-siPCSK9和靶向PCSK9的单抗对这类携带PCSK9基因突变的患者进行治疗，然而这两种治疗方法都需要经静脉注射且一天需要两到三次的给药。作者在这份工作中尝试使用多种双功能小分子对PCSK9靶向降解，从而优化PCSK9的给药方式和给药时间。

为明确triGalNAc是否能介导PCSK9经肝ASGPR受体降解，作者首先在人PCSK9蛋白上修饰triGalNAc并通过小鼠体内模型证实，修饰有triGalNAc的PCSK9在经小鼠尾静脉注射后，在6小时后就减少了90%（图2）。这些结果证实，ASGPR可用于PCSK9的降解。

图2. TriGalNAc-PCSK9偶联物比未修饰的PCSK9在体内的清除速度更快

进一步，作者设计了分别靶向ASGPR和PCSK9的双特异性抗体，并直接进行小鼠实验。体内结果证实，双特异性抗体很好的降低了血液中PCSK9的水平（图3）。考虑到抗体的生产成本较高，作者接下来决定使用小分子对PCSK9进行靶向降解。

图3. ASGPR-PCSK9双特异性抗体加速促进体内PCSK9的清除

接下来，作者在靶向PCSK9的单抗上修饰了triGalNAc，并在小鼠体内注射该单抗，验证其对小鼠血液中PCSK9的清除效率。体内实验结果显示，修饰有triGalNAc的PCSK9单抗极大的降低了血液中PCSK9的蛋白水平（图4）。

 

 

 

 

 

图4. 修饰TriGalNAc的PCSK9单抗加速血液中PCSK9的清除

进一步，考虑到口服给药方式的便利性，作者进一步将PCSK9的配体（大环）与TriGalNAc进行合成。结果显示修饰有TriGalNAc的PCSK9配体极大的降低了血液中PCSK9的蛋白水平（图5）。

图5. TriGalNAc-PCSK9配体加速体内hPCSK9清除

考虑到TriGalNAc对ASGPR的亲和力较高，可能导致TriGalNAc-PCSK9配体复合体与血液中的PCSK9未完全结合就被肝细胞摄取，因此，为增加双功能降解小分子的血液半衰期，作者将TriGalNAc替代为另一种对ASGPR低亲和力的配体。结果显示，低亲和力ASGPR配体和PCSK9配体的双功能小分子同样对血液中PCSK9具有较好的降解效果（图5）。

 

 

 

图6. 体内实验证实TriGalNAc-PCSK9双配体通过肝脏代谢

最后作者通过活体成像证实TriGalNAc-PCSK9在小鼠肝脏进行代谢，并且由表达ASGPR的细胞摄取和代谢。

本工作证明了一种保护低密度脂蛋白受体免受PCSK9介导的降解的新机制，该异型双功能分子通过ASGPR清除PCSK9的循环，从而导致PCSK9降解。