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以GPCR為靶點(diǎn)的藥物研發(fā)現(xiàn)狀及GPCR相關(guān)靶點(diǎn)人源化模型的介紹

瀏覽次數(shù)：523　發(fā)布日期：2024-8-21　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

GPCR簡介
蛋白偶聯(lián)受體（G Protein-Coupled Receptor，GPCR）是哺乳動物中最大的細(xì)胞膜表面受體家族，具有超過800種成員，能感知并響應(yīng)各種信號，如激素、神經(jīng)遞質(zhì)和光。GPCR在人體中廣泛地分布在各種器官，通過激活內(nèi)部信號通路，影響細(xì)胞行為，從而調(diào)控機(jī)體功能。GPCRs的基本結(jié)構(gòu)由7個跨膜螺旋（Transmembrane，TM）組成，這些螺旋通過細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的環(huán)結(jié)構(gòu)連接。

圖1 GPCR的結(jié)構(gòu)^[1]

人GPCR家族根據(jù)其氨基酸序列分為A類（視紫紅質(zhì)）、B類（促胰液素和粘附）、C類（谷氨酸）和F類（卷曲）亞家族。

圖2 GPCR分類^[2]

A類GPCR，即rhodopsin-like family，是占比最大、研究最廣泛的超家族，對應(yīng)的適應(yīng)癥廣泛，包括高血壓、心血管疾病、肺部疾病、抑郁癥及精神疾病等。

B類GPCR分為 secretin（B1）和 adhesion（B2）亞族，前者具有大細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域（ECD）的特征，后者具有獨(dú)特的長N端基序和自身蛋白水解誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)域。胰高血糖素樣肽-1受體（GLP-1R）和胰高血糖素受體（GCGR）作為著名的B1 GPCR調(diào)節(jié)血糖穩(wěn)態(tài)和脂質(zhì)代謝的靶點(diǎn)；B2亞家族在調(diào)節(jié)感覺、內(nèi)分泌和胃腸道系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用。

C類GPCR是glutamate receptors，其獨(dú)特之處在于其大的ECDs、保守的venus fly traps（VFTs）、配體結(jié)合位點(diǎn)上的富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)域（CRDs）和受體激活的組成二聚體。C類GPCR的生理功能與癌癥、偏頭痛、精神分裂癥和運(yùn)動障礙有關(guān)。

F類GPCR包括10個卷曲受體（FZDs）和1個平滑受體（SMO），其CRD區(qū)域相對保守，參與Hedgehog和Wnt信號通路，它們主要與癌癥、纖維化和胚胎發(fā)育有關(guān)。目前的藥物發(fā)現(xiàn)集中在SMO上。

GPCR介導(dǎo)的信號通路
在非活性狀態(tài)下，GPCR與異三聚體G蛋白復(fù)合物結(jié)合，Gα亞基與GDP結(jié)合，并牢固地附著在Gβ和Gγ亞基上。外界信號分子（如激素、神經(jīng)遞質(zhì)或藥物）與GPCR結(jié)合后，GPCR構(gòu)象會發(fā)生改變，異三聚體G蛋白被分解成游離Gα-GTP和β/γ復(fù)合物。隨后，Gα-GTP調(diào)節(jié)特定細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)，其中涉及許多信號分子和離子通道。游離β/γ復(fù)合物也可與各種信號蛋白和離子通道相互作用，從而調(diào)節(jié)最終的細(xì)胞反應(yīng)。

圖3 GPCR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路^[3]

以GPCR為靶點(diǎn)的藥物研發(fā)現(xiàn)狀
GPCR與G蛋白亞單位結(jié)合，觸發(fā)各種第二信使的生成，調(diào)節(jié)涵蓋生理功能和病理狀況的各個方面，這些病理狀況包括代謝綜合征、肥胖、糖尿病、NAFLD等。由于其表面可及性和特定的信號傳導(dǎo)機(jī)制，GPCRs被視為“可成藥基因組”中最大的靶點(diǎn)類別。其中，靶向A類的GPCRs成藥靶點(diǎn)最多，其次是B類。據(jù)報道，目前批準(zhǔn)的藥物中近40%是它們的激動劑或拮抗劑。

圖4 GPCR藥物治療領(lǐng)域^[4]

圖5 GPCR靶向藥的研發(fā)現(xiàn)狀^[5]

南模生物長期致力于藥物靶點(diǎn)人源化模型研究領(lǐng)域，自主研發(fā)了一系列GPCR靶點(diǎn)人源化小鼠模型，為相關(guān)藥物的藥效評估和安全性評價提供了強(qiáng)有力的工具，部分信息見下表：

表1 部分GPCR靶點(diǎn)人源化小鼠模型

hCCR8(v2) (NM-HU-2000054) 研究案例

Fig1. Expression characterization of CCR8(V2) humanized mouse.

Fig2. Different impact on MC38 tumor growth inhibition of two different CCR8(V2) humanized mouse strains upon treatment.

Fig3. In vivo antitumor responses of anti-hCCR8 alone or in combination with anti-PD-1 in hCCR8(v2) knockin mice engrafted with MC38 tumor.

hGLPR (NM-HU-200220) 研究案例

Fig1. Validation of the hypoglycemic efficacy of the test compound in humanized GLP-1R mice. The oral glucose tolerance test (OGTT) was performed (n=5), and the test compound showed a better hypoglycemic efficacy (p<0.001). The above data indicated that the GLP-1R humanized mouse is an effective model for diabetes drug screening.

Fig2. Efficacy study of PF06882961 in hGLP1R mice. PF06882961 has shown significant effect in hGLP1R mice in OGTT study, but no effect in C57BL/6 mice.

Fig3. Efficacy study of PF06882961 in HFD/STZ induced type II diabetes model in hGLPIR mice. PF06882961 could significant decreases the body weight(A); PF06882961 could significantly decrease fast blood glucose level and AUC in OGTT study (B).

Fig4. Detection of human GLP-1R expression in HO hGLP-1R knockin mice by IHC. Pancreas, salivary gland, colon, heart, lung, brian, stomach and duodenum were collected from homozygous hGLP-1R mice (HO/HO), and analyzed by IHC with anti-human GLP-1R antibody. Human GLP-1R is specifically expressed in islets of the pancreas. Abbr. HO/HO, homozygous.

南模生物深耕基因編輯領(lǐng)域，提供全方位模式生物服務(wù)，包括基因修飾成品模型供應(yīng)、個性化模型定制、飼養(yǎng)繁育、表型分析、藥效評價等，滿足不同實(shí)驗(yàn)室需求。若您有相關(guān)需求，歡迎撥打400-728-0660熱線或于南模生物微信公眾號在線咨詢，我們的專業(yè)團(tuán)隊將竭誠為您服務(wù)！

Reference：
[1] Schneider J, Korshunova K, Musiani F, Alfonso-Prieto M, Giorgetti A, Carloni P. Predicting ligand binding poses for low-resolution membrane protein models: Perspectives from multiscale simulations. Biochem Biophys Res Commun. 2018;498(2):366-374. doi:10.1016/j.bbrc.2018.01.160

[2] Hutchings CJ. A review of antibody-based therapeutics targeting G protein-coupled receptors: an update. Expert Opin Biol Ther. 2020;20(8):925-935. doi:10.1080/14712598.2020.1745770

[3] Zhang M, Chen T, Lu X, Lan X, Chen Z, Lu S. G protein-coupled receptors (GPCRs): advances in structures, mechanisms, and drug discovery. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):88. Published 2024 Apr 10. doi:10.1038/s41392-024-01803-6

[4] Hutchings CJ. A review of antibody-based therapeutics targeting G protein-coupled receptors: an update. Expert Opin Biol Ther. 2020;20(8):925-935. doi:10.1080/14712598.2020.1745770

[5] Yang D, Zhou Q, Labroska V, et al. G protein-coupled receptors: structure- and function-based drug discovery. Signal Transduct Target Ther. 2021;6(1):7. Published 2021 Jan 8. doi:10.1038/s41392-020-00435-w

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