河北
G蛋白偶联受体（GPCRs）是人体内表达量最高的蛋白质，调控着从痛觉感受到激素信号传导等多种生理过程。由于其在健康和疾病中的核心作用，GPCRs成为大多数在研新药的靶点。尽管它们如此重要，但发现能以高亲和力和特异性结合GPCRs的候选药物仍是一项重大挑战，拖慢了更安全疗法的开发进度。
DNA适配体是传统药物的一种很有前景的替代方案（能折叠成独特三维结构的短链单链DNA），其能够识别特定的分子靶标。尽管这一方向前景广阔，但适配体开发技术，如细胞指数富集配体系统进化技术（cell-SELEX），往往很难筛选出能针对GPCRs这类复杂膜蛋白的候选适配体。
为应对这一挑战，日本富山大学工学部田畑寿英教授带领的研究团队，联合富山大学工学部兼日本筑波大学健康与运动科学研究所的池本光志博士；日本顺天堂大学医学部药理学系的上久保裕司副教授；以及富山大学药学部宇田大辅副教授合作，开发出一种新型适配体筛选策略，叫做细胞外囊泡（EV）-SELEX。该研究发表在《通讯·生物学》上。
“作为神经科学家，在研究GPCR介导的突触可塑性时，我们注意到，能用来从药理学角度操控神经元GPCR的实验工具非常有限。这促使我们想要开发出新的、高效的工具，用于药物研发，”Tabata说。
利用囊泡分离靶标
与传统的Cell-SELEX方法不同，EV-SELEX利用的是细胞本身的一种自然过程——活化的GPCR会被内化并包裹进EV中。当配体与GPCR结合后，活化后的受体连同配体一起通过内吞作用进入细胞内部。这些受体被包裹进EV中，随后被释放到细胞外。
研究人员只需收集细胞周围的培养基，就能捕获与受体结合的配体。这样一来，无关膜蛋白的干扰被降到最低，同时还能高效筛选出能识别具有生物学意义的受体构象的DNA适配体。
一种激活MOR的适配体
通过这种方法，研究人员鉴定出了Dapt-μR，一种能高特异性地结合μ-阿片受体（MOR）的DNA适配体。有趣的是，该适配体不仅能识别这个受体，还能把它激活。在培养细胞中测试时，Dapt-μR抑制了环磷酸腺苷的积累，这是MOR被激活的一个典型标志。该效应被MOR拮抗剂纳洛酮阻断，证实了这一反应确实是专门通过MOR介导的。
该团队进一步评估了该适配体在神经元和动物模型中的生物活性。在神经元模型中，Dapt-μR减少了钙内流，这与MOR的信号传导相符。在小鼠中，鞘内给药后，Dapt-μR起到了镇痛作用。这些发现表明，DNA适配体能像药物一样发挥作用，引发与现有阿片类激动剂相当的药理反应。
更快的筛选与更广泛的潜力
此外，研究人员将EV-SELEX与改进的Cell-SELEX方案进行了比较，发现基于EV的方法能够在比传统方法更少的筛选轮次中筛选出高亲和力、高活性的适配体。这种效率的提升表明，EV-SELEX可以显著缩短开发GPCR候选治疗药物所需的时间和精力。
除了开发出一种有前景的靶向阿片受体的适配体之外，该研究还证明EV-SELEX是一个多功能平台，可用于多种GPCR的药物发现，这些GPCR与神经系统疾病、慢性疼痛、代谢疾病、心血管疾病和癌症等相关。除了用于治疗之外，该技术还可以生成用于研究GPCR的高选择性分子工具。
“我们的新技术EV-SELEX可以在非常短的时间内完成药物开发。它可能帮助制药公司针对GPCR这个最重要的药物靶点，高效开发治疗药物和/或实验药物。这项技术革命将极大推动生物医学领域，”Tabata总结道。
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