贝勒医学院的研究人员开发了一种强大的新型数据分析方法，名为COOKIE-Pro（Covalent Occupancy Kinetic Enrichment via Proteomics，通过蛋白质组学的共价占用动力学富集），该方法提供了共价抑制剂类药物与细胞内各种蛋白质相互作用的全面、无偏见的视图。
这项创新技术详细发表在《自然通讯》杂志上，有望通过精确测量这些药物对数千个潜在靶点的同时结合强度和反应速度，加速设计更有效和更安全的治疗方法。
"包括阿司匹林和癌症治疗药物伊布替尼在内的共价抑制剂之所以非常有效，是因为它们与靶蛋白形成牢固、永久的键合，"该研究的通讯作者、贝勒医学院下一代治疗中心总监、药理学Michael E. DeBakey医学博士特聘教授金王（Jin Wang）博士表示。"然而，这种强度也可能是一把双刃剑；这些药物也可能与非预期的脱靶蛋白质结合，可能导致不良副作用。"
优化这些药物需要在它们对靶点的吸引力（亲和力）与形成永久键的速度（反应性）之间取得微妙的平衡。到目前为止，在整个细胞蛋白质景观或蛋白质组中测量这两个关键参数的方法有限，这减缓了药物开发。
"挑战在于获得清晰、完整的图景，"该研究的第一作者、王实验室的研究生林汉峰（Hanfeng Lin）表示。"我们知道需要测量亲和力和反应性，但即使对一种蛋白质进行测量也需要时间，更不用说数千种了。COOKIE-Pro为我们提供了一张综合地图，使我们首次能够看到药物是否与脱靶蛋白质结合，以及结合得如何、速度多快，这对药物设计师来说是关键信息。"
COOKIE-Pro通过两步过程克服了这一挑战。首先，研究人员在液体溶液中分解细胞，然后添加共价药物，使其与靶点结合。接下来，他们引入一种专门设计的"追逐者"探针，该探针会附着在药物未占据的任何蛋白质结合位点上。通过使用质谱分析测量有多少"追逐者"探针结合，他们可以精确推断每种蛋白质被药物"占据"的程度。这使他们能够同时计算数千种蛋白质的结合亲和力和失活率。
研究团队使用两种研究充分的药物spebrutinib和ibrutinib验证了该方法。研究结果不仅准确复现了先前的结果，还揭示了新的见解。例如，他们发现spebrutinib（一种高度选择性的酶抑制剂）对脱靶蛋白质TEC激酶的作用效力竟比其预期靶点BTK（布鲁顿酪氨酸激酶）高出10倍以上。对于选择性较低的药物ibrutinib，COOKIE-Pro成功识别了其已知的脱靶目标，并生成了与先前发表值一致的图谱，证实了该方法的准确性。
"最终目标是合理药物设计，"贝勒医学院生物化学与分子药理学教授、分子与细胞生物学教授金王（Jin Wang）表示。他也是贝勒医学院Dan L Duncan综合癌症中心的成员。
"一种药物可能因为结合速度快而显得有效，但如果这只是因为它具有'高活性'的反应基团，它可能会通过在各处结合而导致副作用。COOKIE-Pro使我们能够将这种内在反应性与真正的结合亲和力分开。我们现在可以帮助化学家优先考虑那些因为特异性地结合到正确靶点而有效的化合物，而不仅仅是因为它们广泛反应。这是创造下一代高度选择性和更安全的共价药物的关键一步。"
此外，研究团队通过开发简化的两点COOKIE-Pro策略，展示了该平台在大规模药物筛选方面的强大功能。将这种高通量方法应用于16种共价抑制剂片段的文库，他们生成了数千个图谱，证明了该方法能够快速有效地指导药物发现的最早阶段。
合著者杨斌（Bin Yang）、丁朗（Lang Ding）、Matthew V. Holt、郑成允（Sung Yun Jung）和张兵（Bing Zhang）均隶属于贝勒医学院。合著者王萌（Meng C. Wang）隶属于霍华德·休斯医学研究所，合著者杨彦宇（Yen-Yu Yang）隶属于赛默飞世尔科技公司。
更多信息：COOKIE-Pro: 蛋白质组尺度上的共价抑制剂结合动力学2分析，《自然通讯》(2025)。DOI: 10.1038/s41467-025-63491-2
期刊信息：《自然通讯》
提供方：贝勒医学院
【全文结束】
