本研究由北京大学-云南白药国际医学研究中心、北京大学肿瘤医院暨研究所分子肿瘤学国家重点实验室等多个单位合作完成。第一作者为Wei Gong和Di Yang（共同第一作者），通讯作者为Weimin Zhang和Qimin Zhan。该研究成果于2026年发表在学术期刊 《Advanced Science》 上。
整合素（Integrins）是一类在细胞粘附和信号转导中起关键作用的蛋白，广泛参与调控癌细胞的增殖、迁移和侵袭。其中，整合素β4（integrin β4，基因名：*ITGB4*）通过与整合素α6形成异源二聚体，作为层粘连蛋白受体，在上皮细胞半桥粒（hemidesmosomes）结构的形成中扮演核心角色。大量临床证据表明，整合素β4在肺癌、乳腺癌、胰腺癌、胃癌和宫颈癌等多种实体瘤中高表达，且其高表达水平与肿瘤的侵袭性表型和患者的不良预后显著相关。因此，整合素β4被认为是一个极具潜力的抗癌治疗靶点。然而，由于整合素β4具有独特的超大胞内结构域，并在细胞内存在从稳定的粘附结构到动态运动结构的重新定位过程，传统的药理学手段难以有效靶向该蛋白。
靶向蛋白降解（Targeted Protein Degradation, TPD）技术，尤其是分子胶（Molecular Glue）降解剂，为清除这类难以靶向的致癌蛋白提供了革命性的新策略。不同于需要连接子的蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs），分子胶通常是结构不可分割的小分子，分子量更低，且无需靶蛋白上预先存在配体结合口袋。然而，分子胶的发现目前仍高度依赖偶然性，且针对跨膜蛋白的分子胶降解剂极为罕见，这极大地阻碍了该领域的合理药物开发。
基于此，该研究团队旨在从天然产物库中，通过高通量筛选，寻找能够靶向降解整合素β4的新型分子胶化合物，并深入阐明其作用机制与抗肿瘤活性。
该研究遵循一个多步骤、系统性的研究流程，从药物筛选到机制验证，最终回归临床意义。
1. 高通量筛选与候选化合物的确定 研究首先利用一个包含173种天然化合物的文库，对9种食管鳞状细胞癌（ESCC）细胞系进行高通量筛选。通过MTS细胞活力实验进行初筛，鉴定出44种能在所有细胞系中抑制率超过50%的化合物。随后对这些化合物进行剂量-反应验证（0至10 µM浓度范围），最终发现常山酮（Halofuginone, HF） 的细胞毒性最为显著，其半数抑制浓度（IC50）范围在0.2492至24.77 µM之间，因此被确定为首选候选分子进行后续机制研究。
2. 体内外抗肿瘤活性评估与药物优化 研究人员系统评估了HF对KYSE30、KYSE410和KYSE450等ESCC细胞系的抗肿瘤效果。体外实验包括集落形成实验、细胞划痕实验、Transwell侵袭实验和流式细胞术检测细胞凋亡。体内实验则采用了患者来源的异种移植瘤（PDX）模型和细胞系来源的异种移植瘤（CDX）模型。 初步体内结果显示，虽然每日灌胃0.5 mg/kg的HF能显著抑制肿瘤生长，但也导致了小鼠体重的显著下降，提示其存在系统性副作用。为解决此问题，研究团队合成了聚乙二醇化常山酮（PEG-HF），这是一种将聚乙二醇（PEG）共价连接到HF上的改良策略。随后，在裸鼠移植瘤模型中比较了不同剂量的HF和PEG-HF的疗效与毒性，通过测量肿瘤体积和重量、体重变化、血清生化指标及组织病理学分析，证实PEG-HF在保留抗肿瘤活性的同时，显著降低了体重减轻和肝肾毒性等副作用。
3. 靶点鉴定与结合验证 为鉴定HF的直接作用靶点，研究者采用了药物亲和力反应靶点稳定性技术（Drug Affinity Responsive Target Stability, DARTS）。该技术利用药物与靶蛋白结合后，可保护靶蛋白不被蛋白酶降解的原理。他们将HF与KYSE30细胞裂解液孵育，经蛋白酶K消化后进行SDS-PAGE、银染和质谱分析。结合人类蛋白图谱（Human Protein Atlas）数据库，他们聚焦于16种质膜蛋白，并通过肽段数量和质谱评分筛选，最终锁定整合素β4。此后，通过蛋白质组学分析发现HF处理能下调整合素β4及其介导的粘附信号通路，并通过DARTS-Western Blot实验再次确证HF能以剂量依赖方式保护整合素β4免受蛋白酶降解。
为了验证直接相互作用，研究者进行了表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR） 实验，测得HF与整合素β4的解离常数（Kd）为5.855 µM，表明存在中等强度的直接结合。分子对接分析则揭示了HF与整合素β4胞内域第1325位丝氨酸和第1326位异亮氨酸残基形成氢键。链霉亲和素下拉实验也证实了两者的结合。进一步的共聚焦成像显示PEG-HF与整合素β4在细胞膜上存在共定位。
4. 降解机制解析：确证分子胶作用模式 此部分是研究的核心创新点。研究者首先通过放线菌酮（CHX）阻断蛋白合成，证实HF在翻译后水平加速整合素β4的降解。随后，分别使用自噬抑制剂渥曼青霉素（Wortmannin）和蛋白酶体抑制剂MG132处理细胞，证明HF诱导的整合素β4降解依赖于泛素-蛋白酶体途径，而非自噬-溶酶体途径。免疫共沉淀（Co-IP）实验也证实HF促进了整合素β4的泛素化。
关键的机制突破在于，研究人员推测HF可能扮演“分子胶”的角色，稳定整合素β4与某种E3泛素连接酶的相互作用。通过对DARTS质谱数据的深入挖掘，他们鉴定出了一系列Cullin家族相关蛋白和潜在底物受体。通过siRNA筛选，发现CUL4B、DDB1和RBX1对于HF诱导的整合素β4降解是不可或缺的，从而锁定了CRL4B E3连接酶复合物。进一步筛选发现，敲低WD40重复域蛋白家族成员WDR18、WDR26和WDR57会抑制降解过程，而Co-IP实验证明只有WDR18能与衔接蛋白DDB1稳定结合。最终证实，HF和PEG-HF能增强整合素β4与WDR18的相互作用，并促进CRL4B^WDR18复合物对整合素β4的泛素化。因此，HF作为一种分子胶，将整合素β4招募至CRL4B^WDR18 E3连接酶复合物，导致其通过蛋白酶体途径降解。
为了精细定位，研究者构建了整合素β4胞内域的截短体，发现HF选择性降解包含第一对纤连蛋白III型结构域的C2片段（1101-1400位氨基酸），这与分子对接预测的结合位点（Ser1325和Ile1326）完全吻合。点突变这两个关键氨基酸，则完全废除了HF的结合和降解活性。
5. 下游信号通路与临床应用潜力探索 最后，研究者探究了整合素β4降解导致的下游生物学效应。通过使用不同的细胞死亡抑制剂，他们证实凋亡（apoptosis）是HF引起细胞死亡的主要方式，伴随着细胞色素c的释放、Caspase-3和PARP的切割以及Bcl-2的下调。由于整合素β4在细胞-基质粘附中的关键作用，其降解可能引起失巢凋亡（anoikis）。与此一致，研究发现HF处理激活了Hippo信号通路，促进了MST1、LATS1和YAP的磷酸化。过表达YAP显著削弱了HF的细胞毒性，表明Hippo通路在介导HF诱导的细胞凋亡中起关键作用。此外，HF或PEG-HF与临床常用化疗药顺铂（Cisplatin）联用，在ESCC细胞中展现出强大的协同效应（Combination Index < 1），提示其具有广阔的临床联合用药潜力。
本研究首次发现并证实，天然产物常山酮（Halofuginone）是一种新型分子胶降解剂，通过将整合素β4特异性地招募至CRL4B^WDR18 E3泛素连接酶复合物，从而高效地诱导其泛素化及蛋白酶体降解。该过程导致细胞与细胞外基质的粘附中断，激活Hippo信号通路，并最终引发肿瘤细胞凋亡，在体外和体内均展现出强大的抗肿瘤活性。其聚乙二醇化衍生物PEG-HF在维持疗效的同时，显著降低了全身毒性，更具临床转化前景。
本研究的科学价值在于： 1. 靶点突破：针对当前难以成药的跨膜致癌蛋白整合素β4，提供了第一个通过小分子分子胶实现高效降解的成功范例。 2. 机制创新：揭示了一个全新的E3连接酶-底物受体组合CRL4B^WDR18，扩展了分子胶降解剂可利用的E3连接酶版图，为未来理性设计药物提供了新靶点。 3. 发现策略：展示了从天然产物库中进行表型筛选，并结合DARTS、蛋白质组学等技术发现新型分子胶的有效路径。
其应用价值在于，为整合素β4高表达的多种实体瘤提供了一种极具潜力的全新治疗策略，特别是PEG-HF与顺铂的协同作用，为后续的临床治疗方案开发奠定了坚实的基础。