Targeted protein degradation (TPD) technologies leveraging the ubiquitin-proteasome system address “undruggable” proteins but struggle with optimizing targeting warheads and linkers. This study introduces a systematic platform for creating aptamer-based TPD molecules on demand. We developed a microbead-displayed oligonucleotide-E3 ligand chimera library and applied in vitro ubiquitination systems by using a fluorescent assay with bead sorting to identify high-affinity aptamer-chimera degraders that bind to target proteins and recruit E3 ligase for ubiquitination. This approach, tested with CRBN and VHL E3 ligases, successfully degraded BRD4 and IRAK4 proteins. Additionally, we evolved a bispecific RNA aptamer degrader, demonstrating the versatility of our platform. The selected aptamer chimeras achieved degradation rates of up to 87% for BRD4. Functional assays showed effective inhibition of cancer cell proliferation, induction of apoptosis, and significant tumor growth suppression in a subcutaneous tumor model. These findings highlight the potential of aptamer-based TPD technologies as powerful tools for cancer treatment.

中文翻译：

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用于靶向蛋白质降解的功能性寡核苷酸的系统进化


利用泛素-蛋白酶体系统的靶向蛋白质降解 （TPD） 技术解决了“不可成药”的蛋白质问题，但在优化靶向弹头和接头方面存在困难。本研究介绍了一个按需创建基于适配体的 TPD 分子的系统平台。我们开发了一种微珠展示的寡核苷酸-E3 配体嵌合体库，并通过使用荧光测定和珠子分选来应用 体外泛素化系统，以鉴定与靶蛋白结合并募集 E3 连接酶进行泛素化的高亲和力适配体-嵌合体降解剂。这种方法使用 CRBN 和 VHL E3 连接酶进行了测试，成功降解了 BRD4 和 IRAK4 蛋白。此外，我们开发了一种双特异性 RNA 适配体降解剂，展示了我们平台的多功能性。所选的适配体嵌合体实现了高达 87% 的 BRD4 降解率。功能测定显示，在皮下肿瘤模型中有效抑制癌细胞增殖、诱导细胞凋亡和显着抑制肿瘤生长。这些发现突出了基于适配体的 TPD 技术作为癌症治疗强大工具的潜力。