G蛋白偶聯(lián)受體固有活性為新藥開(kāi)發(fā)提供新思路

G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）是人體內(nèi)最大的膜受體蛋白家族，是一類具有7個(gè)跨膜螺旋的跨膜蛋白受體，GPCR的結(jié)構(gòu)特征和在信號(hào)傳導(dǎo)中的重要作用決定了其可以作為很好的藥物靶標(biāo)。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)G蛋白偶聯(lián)受體具有一個(gè)很重要的特性——固有活性，即在無(wú)激動(dòng)劑條件，受體固有的維持激活并維持下游信號(hào)傳導(dǎo)通路的活性。G蛋白偶聯(lián)受體固有活性為新藥開(kāi)發(fā)提供了新的視點(diǎn)，反相激動(dòng)劑開(kāi)發(fā)、基因敲除/敲入治療技術(shù)、固有激活受體技術(shù)是根據(jù)G蛋白偶聯(lián)受體固有活性進(jìn)行新藥開(kāi)發(fā)的三個(gè)重要方面。

反相激動(dòng)劑

在G蛋白偶聯(lián)受體固有性活性中，激動(dòng)劑可增加基礎(chǔ)G蛋白及效應(yīng)系統(tǒng)的活性，拮抗劑可對(duì)基礎(chǔ)活性無(wú)效應(yīng)，反相激動(dòng)劑可降低G蛋白基礎(chǔ)活性。相當(dāng)多的G蛋白偶聯(lián)受體具有反相激動(dòng)劑。反相激動(dòng)劑對(duì)于具固有活性的G蛋白偶聯(lián)受體所造成的疾病有治療價(jià)值，例如，KSHV-G蛋白偶聯(lián)受體的反相激動(dòng)劑可用于治療卡波濟(jì)肉瘤。但是，現(xiàn)有的反相激動(dòng)劑蛋白質(zhì)特性限制了它們的臨床應(yīng)用。

目前，具有固有活性的PTH-PTHrPR突變體的反相激動(dòng)劑已經(jīng)被鑒定出，這種化合物可能用來(lái)治療干骺端軟骨發(fā)育異常。反相激動(dòng)劑對(duì)促甲狀腺素受體(TSHR)和促黃體生成素受體(LHR)的作用可分別用來(lái)治療甲狀腺功能亢進(jìn)癥以及青春期早熟。與阻礙固有活性功能相比，反相激動(dòng)劑在恢復(fù)正常的GPCRs的功能上更加重要。

基因敲除/敲入技術(shù)

能導(dǎo)致疾病的GPCR突變體在另一方面也有治療價(jià)值，在PTH/PTHrP基因敲除老鼠中，具固有活性PTH-PTHrPR的特定表達(dá)能拯救PTH/PTHrP缺陷的實(shí)驗(yàn)鼠。所以，有固有活性的GPCR突變體能彌補(bǔ)相應(yīng)受體的激素缺陷。在基因表達(dá)上，具固有活性的GPCR突變體基因敲入是一種使內(nèi)源性配體（如胰島素）下調(diào)，從受體激活上直接考慮的很有前景的基因治療方法?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，具固有活性的GPCR突變體基因敲入不失為一種相應(yīng)的激素替代治療方法。這種替代治療對(duì)于那種應(yīng)用費(fèi)用昂貴的激素，或激素給藥吸收困難的患者更加有實(shí)際意義。基因載體技術(shù)的發(fā)展使這種治療用于臨床更加有可能。

固有激活受體技術(shù)

因?yàn)镚蛋白偶聯(lián)受體是極具吸引力的藥物治療靶點(diǎn)，幾十年來(lái)，世界各國(guó)的醫(yī)藥公司都傾注全力開(kāi)發(fā)這類受體靶點(diǎn)。目前，幾百種新鑒定出的G蛋白偶聯(lián)受體為新藥，特別是為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的新藥開(kāi)發(fā)提供了充足的機(jī)會(huì)，這些新鑒定的受體可成為21世紀(jì)新藥開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。

但是對(duì)于這些受體，研究者面臨兩大問(wèn)題：一是如何鑒定特定疾病過(guò)程相關(guān)的所有G蛋白偶聯(lián)受體類型，及區(qū)分不同G蛋白偶聯(lián)受體亞型藥理和信號(hào)傳導(dǎo)的差異；二是如何找到通過(guò)立體結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)選擇性的G蛋白偶聯(lián)受體調(diào)節(jié)因子的方法。為了解決這些問(wèn)題，產(chǎn)生了新的鑒定小分子藥物與G蛋白偶聯(lián)受體作用的固有激活受體技術(shù)（CART）篩選方法，利用這種方法可以在不需要使用內(nèi)源性配體的條件下篩選藥物。

通過(guò)基因序列以及與內(nèi)源性配體相互作用的能力已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了將近160種G蛋白偶聯(lián)受體。為了找到這些潛在藥物靶點(diǎn)的配體，需要鑒定出一大類的與特定疾病過(guò)程相關(guān)的G蛋白偶聯(lián)受體，并分出各種G蛋白偶聯(lián)受體亞型的藥理和信號(hào)傳導(dǎo)差異。而這種高通量篩選需要一種與沒(méi)發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性配體的孤兒受體結(jié)合的小分子配體的技術(shù)，這種技術(shù)涉及用有固有活性的G蛋白偶聯(lián)受體來(lái)鑒定幾類藥理分子，包括激動(dòng)劑、反相激動(dòng)劑和受體異構(gòu)調(diào)節(jié)分子，而G蛋白偶聯(lián)受體胞外所有跨膜環(huán)都是配體和藥物作用區(qū)域。

這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)源性配體未知的受體信號(hào)通路的激活，在沒(méi)有內(nèi)源性配體結(jié)合的情況下，G蛋白偶聯(lián)受體仍能固有激活二級(jí)信號(hào)反應(yīng)通路。這種技術(shù)的關(guān)鍵是改變G蛋白偶聯(lián)受體的遺傳結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致受體產(chǎn)生穩(wěn)定激活的狀態(tài)。

利用這種方法，穩(wěn)定激活的G蛋白偶聯(lián)受體細(xì)胞模型還可用于篩選調(diào)節(jié)下游信號(hào)通路的小分子。篩選出這些小分子可進(jìn)一步用作驗(yàn)證受體功能和與疾病關(guān)系的藥理學(xué)工具，這些小分子最終還可能成為藥物設(shè)計(jì)及新治療方法開(kāi)發(fā)的先導(dǎo)化合物。

CART篩選方法的好處在于：首先，它可模仿配體結(jié)合受體后啟發(fā)的生物反應(yīng)，而這種模仿可以在不知道內(nèi)源性配體的情況下進(jìn)行，這使得從基因序列鑒定到小分子篩出的藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程加速。其次，非配體依賴的這種技術(shù)為G蛋白偶聯(lián)受體的變構(gòu)調(diào)節(jié)因子提供了開(kāi)發(fā)平臺(tái)。因?yàn)镃ART不需要使用天然配體，因而就沒(méi)有候選藥物一定要結(jié)合到配體結(jié)合部位的限制。除了配體結(jié)合部位，其他調(diào)控因子作用于受體其他變構(gòu)部位對(duì)整個(gè)信號(hào)通路的影響都可檢測(cè)到。

與由于自然突變引發(fā)的受體固有活性有關(guān)的人類疾病，包括視網(wǎng)膜炎、先天性夜盲（視紫紅質(zhì)突變）、家族性甲亢（TSH受體突變）、低血鈣（鈣受體突變）、軟骨發(fā)育不良（副甲狀腺受體突變）等。反相激動(dòng)劑是治療這類疾病的潛在藥物，目前，有一些反相激動(dòng)劑治療藥物正處于開(kāi)發(fā)階段。

表達(dá)有固有活性的β2腎上腺素受體的轉(zhuǎn)基因老鼠表現(xiàn)出心血管變異，而這種變異只能用反相激動(dòng)劑才能逆轉(zhuǎn)。另外，近來(lái)Morisset等兩種組胺H3受體異型表現(xiàn)出固有活性。用降低這種固有活性的藥物處理后，研究人員發(fā)現(xiàn)，正常的嚙齒類動(dòng)物腦內(nèi)H3受體具有固有活性，這種固有活性還控制組胺神經(jīng)體外實(shí)驗(yàn)的神經(jīng)活動(dòng)。對(duì)μ-阿片受體、δ-阿片受體的研究均表明，它們均具有固有活性并具有相應(yīng)的反相激動(dòng)劑，激動(dòng)劑處理誘導(dǎo)小鼠成癮以后，根據(jù)這些受體固有活性的變化，篩選出相應(yīng)的反相激動(dòng)劑或具有μ-激動(dòng)、δ-反相激動(dòng)或者其他組合，并研究其相應(yīng)的信號(hào)通路改變，具有重要意義。

目前的證據(jù)表明，反相激動(dòng)劑可治療由于受體過(guò)表達(dá)引起的高基礎(chǔ)活性有活性而導(dǎo)致的疾病，隨著CART等技術(shù)的成熟，對(duì)反相激動(dòng)劑必然會(huì)有更廣泛的研究，其前景廣闊。