AbMole 激动剂篇丨Deschloroclozapine：DREADD激动剂，在化学遗传学、神经调控研究中的应用

Deschloroclozapine（DCZ，AbMole，M11551）是一种高亲和力、高选择性的化学遗传学激动剂，能特异性激活 hM3Dq、hM4Di 等基于改造的毒蕈碱受体的化学遗传学效应器（DREADD，Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs）。Deschloroclozapine（CAS No.：1977‑07‑7，AbMole，M11551）对 hM3Dq 与 hM4Di 等DREADD 亚型的结合亲和力（Ki）分别为 6.3 nM 和 4.2 nM，在 BRET 构象传感实验中的 EC50 分别低至 0.13 nM 和 0.081 nM，是目前报道的效价最高的 DREADD 激动剂之一 。

DREADD 技术通过定向进化改造 G 蛋白偶联受体，使其对内源性配体失去响应，而仅被惰性小分子激活，从而实现对特定细胞群活动的时间可控、空间特异调控 。该体系已发展出偶联 Gq 的 hM3Dq、偶联 Gi 的 hM4Di 及偶联 Gs 的 Gs‑DREADD 等多个亚型，被广泛应用于动物摄食、奖赏、疼痛、睡眠与运动控制等神经环路的解析。长期以来该领域广泛使用的激动剂 CNO（Clozapine N-oxide，氯氮平N-氧化物，AbMole，M7684）被发现体内代谢相对不稳定，可逆转化为具有内源受体活性的氯氮平，可能造成脱靶效应，这促使学界寻找更理想的激动剂。Deschloroclozapine（AbMole，M11551）应运而生：在表达 hM3Dq 的细胞中，Deschloroclozapine诱导细胞内钙动员的 EC50 为 2.3 nM；在表达 hM4Di 的细胞中，Deschloroclozapine抑制 cAMP 生成的 IC50 低至 0.0048 nM，效价较 CNO 提高约两个数量级。在 β‑arrestin 募集实验中，Deschloroclozapine（CAS No.：1977‑07‑7，AbMole，M11551）对 hM3Dq 与 hM4Di 的 EC50 分别为 0.63 nM 和 0.048 nM，且对多种内源性 GPCR 未表现出显著激动活性，选择性良好。系统性的脱靶谱筛查进一步表明，低浓度 Deschloroclozapine（AbMole，M11551）对内源受体组的脱靶作用远低于同效应剂量下的 CNO，为其作为高信噪比化学遗传学激动剂奠定了基础。

在结构机制层面，冷冻电镜研究解析了 Deschloroclozapine（AbMole，M11551）与 hM3Dq、hM4Di 受体复合物的高分辨率结构，揭示了其结合口袋中由定点突变形成的疏水腔与极性相互作用网络，从分子层面解释了 DCZ 对改造受体的高亲和力与高选择性，并为下一代化学遗传学工具的理性设计提供了结构模板。Deschloroclozapine（CAS No.：1977‑07‑7，AbMole，M11551）的极低有效浓度也降低了系统暴露量，有助于减少母体化合物及代谢物对内源受体系统的干扰。

在理化与代谢特性方面，Deschloroclozapine（AbMole，M11551）具有良好的脑渗透性与代谢稳定性。与另一类 DREADD 激动剂 compound 21 相比，Deschloroclozapine（CAS No.：1977‑07‑7，AbMole，M11551）的有效剂量更低、起效更快，且其放射性标记衍生物已被开发为 PET 示踪剂，可用于在体示踪 DREADD 受体的表达分布与占有率，实现化学遗传学操控与分子影像的联合验证 。在猕猴静息态功能磁共振研究中，Deschloroclozapine引起的全脑功能连接改变呈剂量依赖性，进一步支持其在灵长类环路研究中的应用。

在行为神经科学应用中，Deschloroclozapine（AbMole，M11551）展现出优越的体内效价：在 AAV 介导表达 hM3Dq 的小鼠中，仅需 1–3 μg/kg 的腹腔注射剂量即可在数分钟内诱导目标神经元兴奋及相应行为学改变。在灵长类研究中，Deschloroclozapine（CAS No.：1977‑07‑7，AbMole，M11551）以 100 μg/kg 肌内注射即可通过 hM4Di 可逆抑制前额叶皮层活动，造成工作记忆任务表现的特异性下降，证明了其在非人灵长类化学遗传学操控中的可行性。后续研究进一步将 DCZ 应用于大鼠神经内分泌调控，经皮下给予 0.1 mg/kg DCZ 激活表达 hM3Dq 的下丘脑催产素神经元，可显著升高外周催产素水平，拓展了其在神经肽释放调控研究中的用途。作为化学遗传学领域的新一代激动剂，Deschloroclozapine（CAS No.：1977‑07‑7，AbMole，M11551）正逐步成为 DREADD 体系的关键配体。
* 本文所述均为科研试剂，仅供科学研究参考

参考文献及鸣谢
[1] Nagai Y, Miyakawa N, Takuwa H, et al. Deschloroclozapine, a potent and selective chemogenetic actuator enables rapid neuronal and behavioral modulations in mice and monkeys. Nat Neurosci, 2020, 23(9): 1157‑1167. DOI:10.1038/s41593‑020‑0661‑3
[2] Zhang S, Gumpper RH, Huang XP, et al. Molecular basis for selective activation of DREADD‑based chemogenetics. Nature, 2022, 612(7939): 354‑362. DOI:10.1038/s41586‑022‑05411‑0
[3] Armbruster BN, Li X, Pausch MH, Herlitze S, Roth BL. Evolving the lock to fit the key to create a family of G protein‑coupled receptors potently activated by an inert ligand. Proc Natl Acad Sci USA, 2007, 104(12): 5163‑5168. DOI:10.1073/pnas.0700293104
[4] Roth BL. DREADDs for neuroscientists. Neuron, 2016, 89(4): 683‑694. DOI:10.1016/j.neuron.2016.01.040
[5] Gomez JL, Bonaventura J, Lesniak W, et al. Chemogenetics revealed: DREADD occupancy and activation via converted clozapine. Science, 2017, 357(6350): 503‑507. DOI:10.1126/science.aan2475
[6] Shimizu M, Yoshimura M, Baba K, et al. Deschloroclozapine exhibits an exquisite agonistic effect at lower concentration compared to clozapine‑N‑oxide in hM3Dq expressing chemogenetically modified rats. Front Neurosci, 2023, 17: 1301515. DOI:10.3389/fnins.2023.1301515
[7] Nentwig TB, Obray JD, Vaughan DT, Chandler LJ. Behavioral and slice electrophysiological assessment of DREADD ligand, deschloroclozapine (DCZ) in rats. Sci Rep, 2022, 12(1): 6595. DOI:10.1038/s41598‑022‑10668‑0
[8] Fujimoto A, Nishimura Y, Kikuchi E, et al. Resting‑state fMRI‑based screening of deschloroclozapine in rhesus macaques predicts dosage‑dependent behavioral effects. J Neurosci, 2022, 42: 5705‑5716.

细胞实验参考
细胞系：HEK293T cells transiently expressing hM3Dq or hM4Di
方法：Cells were transfected with hM3Dq or hM4Di constructs; DCZ was applied in a dose-response manner and receptor activation was measured by BRET-based conformational sensors, intracellular Ca2+ mobilization assays (for hM3Dq), cAMP inhibition assays (for hM4Di), and β-arrestin recruitment assays.
浓度：DCZ dose-response（hM3Dq：BRET EC50约0.13 nM，Ca2+动员EC50约2.3 nM；hM4Di：BRET EC50约0.081 nM，cAMP抑制IC50约0.0048 nM）
处理时间：5 min
参考文献：Nat Neurosci. 2020 Sep;23(9):1157-1167
* 上述方法来自公开文献，仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同，请参考其他文献。

动物实验参考
动物模型：C57BL/6 mice with AAV-mediated hM3Dq expression (local brain injection of AAV-hSyn-hM3Dq)
配制：DCZ is dissolved in DMSO and further diluted with normal saline; prepare working solution freshly before use
剂量：1–3 μg/kg
给药处理：Intraperitoneal injection (i.p.), single administration
参考文献：Nat Neurosci. 2020 Sep;23(9):1157-1167
* 上述方法来自公开文献，仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同，请参考其他文献。
* 体内实验的工作液，建议现用现配，当天使用；如在配制过程中出现沉淀、析出现象，可以通过超声和（或）加热的方式助溶。切勿一次性将产品全部溶解。