GPR40

深度聚焦多肽、多肽偶联药物研发、质控、工艺开发，展位咨询&免费入场券：联系电话181 1603 6798，扫码立即获取免费入场券： 1、诺和诺德Wegovy（司美格鲁肽）和礼来Mounjaro（替西帕肽）引爆降糖减肥市场 2021年中诺和诺德推出Wegovy（司美格鲁肽）后，引起了市场的剧烈轰动，公众和名人的竞相追求，导致药物供不应求和社交媒体风暴，一时“洛阳纸贵”。 图例：钢铁侠马斯克使用司美格鲁肽后减重效果明显 不过，后起之秀礼来的糖尿病药物Mounjaro（替西帕肽）有望在减肥领域超越司美格鲁肽，于4月发布的数据显示该药物的最新III期减重数据优异，。 图例：替西帕肽III期减重数据明显 据测算，司美格鲁肽和替西帕肽这两种药物将每年创造数十亿美元的销售额。虽然创新药的研发失败率远高于成功率，但巨大的市场想象空间仍使一众药企对该领域药物的开发充满热情。 司美格鲁泰和替西帕肽最初设计的适应症均是用于临床降糖药物，而减肥的适应症是“预料之外”的适应症拓展。司美格鲁泰是GLP-1类似物，可以和GLP-1受体结合，激活下游通路从而起到降糖减重的作用。 替西帕肽是GLP-1/GIP双通道激动剂，激活GLP-1受体和葡萄糖依赖性胰岛素促泌多肽（GIP）的肠道激素。通过同时作用于GLP-1和GIP这两个通道，替西帕肽可能比仅使用GLP-1激动剂的减重效果更优。 胰高血糖素样肽-1，英文全称Glucagon-like Peptide-1，简称：GLP-1。是一种由肠道内分泌L细胞和脑干孤束核内的某些神经元在进食后产生和分泌的活性肽类激素。其通过结合GLP-1受体（GLP-1R），激活受体的信号传导，起到增加胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌、减缓胃肠道蠕动、抑制食欲等的生物学功能，从而可以降低体内血糖水平和食欲，有助于控制体重和血糖。在临床上，GLP-1类似药物已经被广泛地用于2型糖尿病和肥胖的治疗。 Uncle in town，公众号：胖猫的生命医学札记GLP-1药物延长半衰期技术（上） 图例：司美格鲁肽（上）和替西帕肽（下） 在替西帕肽为期72周的SURMOUNT-1肥胖试验中，接受最高剂量的替西帕肽患者平均减重比接受安慰剂的患者多出17.8%。对应的，在司美格鲁肽这边，与安慰剂相比，司美格鲁肽试验参与者的体重减轻了12.4%。 不过由于缺乏头对头临床试验，直接对两者的效果进行比较是不合理的。一些分析师预测，替西帕肽在肥胖症的销售巅峰时期将超过100亿美元，而司美格鲁肽约为80亿美元。 2、下一代的GLP-1在哪里？——改进和升级 然而，GLP-1激动剂并不是适合每一个肥胖症患者。哈佛医学院的肥胖医学专家Fatima Cody Stanford表示，尽管该类药物的长期安全性数据令人放心，但一些患者对这些药物没有反应。在Wegovy STEP试验中，有四分之一的参与者对药物有反应，但会出现恶心、腹泻或呕吐的轻微副作用。 图例：GLP-1药物的副作用 这两款药物均需要注射给药，给药方式的不便也是临床依从性的障碍。此外，司美格鲁肽每月的费用超过1300美元，并需长期使用以保持体重稳定。停药一年后，患者体重还会反弹（据报道会反弹三分之二）。这促使研究者们寻找下一代的降体重替代方案。 下一波减重药物的目标是对第一代药物进行改进和升级，使得药物的疗效、便利性或耐受性更优。诺和诺德正在进行口服塞格列肽的更高剂量的试验；IIIa期临床研究的初步结果显示，在68周的减重效果与注射剂版本相似。辉瑞和Sosei Heptares的口服GLP-1受体激动剂丹格列酮（Danuglipron）在一项二期研究中也显示除了显著的减重效果，不过该药物需要每天两次服用。 图例：丹格列酮（Danuglipron）临床效果 另外，其他公司也在追随礼来的双通路组合路线，将GLP-1激动剂与GIP调节效应相结合。GIP是小肠K细胞在食物刺激下分泌的激素，它可以增强胰岛β细胞的胰岛素反应。Viking Therapeutics是设置了GLP-1/GIP双重通路管线的公司之一，该公司于3月28日公布了其皮下给药的一期试验结果，并启动了一项口服每日一次制剂的一期试验。 图例：GIP和GLP-1药物的信号通路 然而，GLP-1和GIP并不仅仅是叠加的关系。这两个激素共同调节食欲、食物摄入和能量消耗，但它们需要被仔细平衡。 安进的双特异性抗体AMG 133结合了GLP-1激动和GIP拮抗作用。这种组合在开展的110名的肥胖患者的I期试验中，减重效果达到了14.5%。 图例：安进AMG 133的作用机制 柏林格格殷格翰/Zealand Pharma、礼来、阿斯利康和Altimmune等生物制药公司正在测试直接作用于胰高血糖素受体的化合物，结合GLP-1一起，进行降糖。临床前和早期人体研究还包括三重通路（GLP-1、GIP和胰高血糖素受体的单分子激动剂）等。 3、其他靶点 目前还有其他调节食欲和能量平衡的激素和信号分子正在进行研究。不废话直接上总结： 图注1：除了Wegovy之外非GLP-1机制的在研降糖减肥药物临床试验总结 （1）诺和诺德——双重机制疗法司美格鲁肽联合卡格列肽 2023年第83届美国糖尿病学会科学会议（ADA 2023）于当地时间6月23日在美国圣地亚哥举行。会议期间公布了一项研究，该研究评估了CagriSema（司美格鲁肽联合卡格列肽）应用于2型糖尿病患者的有效性和安全性。结果显示，在2型糖尿病患者中，与司美格鲁肽或卡格列肽单药治疗相比，CagriSema治疗改善了血糖控制，并显著减轻体重，且耐受性良好，无新的安全性信号。 根据ADA2023官方新闻稿描述，该研究是第一个评估CagriSema（联合给药）对比司美格鲁肽（单药）或卡格列肽（单药）在2型糖尿病患者中的有效性和安全性研究。 图注2：CagriSema组合疗法Phase II临床效果 （2）Scohia——GPR40激动剂 Scohia等公司正在寻求通过激活GPR40（也称为游离脂肪酸受体-1）来调节胰岛素和GLP-1的分泌；GPR40是一种由中长链脂肪酸的内源性配体激活的G蛋白偶联受体（GPCR）。GPR40在胰腺β细胞和肠内分泌细胞中表达，它在生理上调节胰岛素、胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和葡萄糖依赖性胰岛素性多肽（GIP）的分泌。增加胰岛素分泌的策略以及GLP-1和GIP激动剂的活动将有效改善人类的糖尿病和肥胖。 图注3：GPR40激动剂作用机制示意图 （3）Shionogi——催化三酰甘油生成的酶 Shionogi的项目则抑制单酰甘油酰基转移酶，这是一种催化三酰甘油生成的酶，从而影响肠道激素的释放。 图注4：MGAT2抑制剂在代谢紊乱治疗中的作用机制：在小鼠肝脏中，抑制MGAT1已被证明可以改善胰岛素敏感性和肝脏脂肪变性。在人肝脏中，MGAT2/MGAT3的表达与进展相关在NAFLD中，在小肠中，MGAT2抑制导致TAG的吸收和合成以及肠促胰岛素分泌的变化。这些行动有助于减轻体重，改善胰岛素敏感性和高甘油三酯血症，并预防NAFLD进展。 （4）Aardvark Therapeutics——TAS2R激动剂 致力于唤醒在肥胖症中被破坏的自然肠道激素。这家生物技术公司使用具有极苦味的化合物，靶向口腔和肠道中的特定受体，触发抑制食欲的激素，如GLP-1、GIP、PYY和胆囊肽。Aardvark的味觉受体2（TAS2R）激动剂是口服的，但几乎只在肠道中起作用并停留。这种化合物名为ARD-101，是一种苦味化学物质丹尼酮的盐，丹尼酮被用于防止冷却液和其他产品的摄入。首席执行官Tien Lee表示：“我们让身体误以为自己受到了毒素的挑战。”Aardvark Therapeutics已经完成了肥胖症和胃肠手术后的2期试验。结果尚未公布，但CEO表示，即使低剂量也能引起积极的代谢变化，且没有严重的副作用。该化合物还能减少与肥胖相关的炎症，而GLP-1激动剂无法解决这个问题。Aardvark目前正在对普拉德-威利综合征进行2期试验，这是一种罕见的遗传病，特征是持续的饥饿、肥胖和糖尿病。 图注5:炎症和代谢疾病常常与肠脑循环有关系 （5）Aphaia Pharma——唤醒远端肠道对营养物质敏感的细胞 Aphaia Pharma追求的是一种不同的方法，即重新唤醒远端肠道中对营养物质敏感的细胞，这些细胞在肥胖时变得不那么敏感。这种损失可能是由于肠道蠕动的变化和上肠道中更多食物的吸收，这使得下肠道细胞无法接触到营养物质，并可能因炎症而加重。通过使用特制的胶囊直接将葡萄糖输送到这些细胞中，Aphaia旨在恢复正常的食物反应。“GLP-1激动剂并不针对神经末梢或其感知营养物质的能力，”首席科学官Steffen-Sebastian Bolz说，这暗指了控制食欲、饱腹感和能量利用的全方位信号，不仅包括内分泌，还包括神经内分泌和神经途径。Bolz表示，Aphaia的方法可能会辅助GLP-1激动剂，帮助维持体重减轻。人体早期试验也显示了独立的好处。20名肥胖患者的未公布的1期数据显示，治疗上具有相关性的GLP-1、PYY、oxyntomodulin（激活GLP-1和胰高血糖素）、glicentin和其他肠道激素释放。这种反应与胃旁路手术后的反应相当，后者是最有效的减重工具之一。一项招募了150名患者的APH-012候选药物2期试验正在进行中。 图注6：APH-012的作用机制以及优势展示 （6）Versanis Bio——关注肌肉质量，减少胰岛素抵抗和增强技术代谢 Versanis Bio的关注点是瘦肌肉质量。这种方法除了促进脂肪减少外，还具有减少胰岛素抵抗和增加基础代谢率等几个代谢优势。单克隆抗体bimagrumab最初是诺华制药公司为肌肉衰退症开发的，它靶向活化因子II受体。这种抗体阻断了肌肉降解的影响，减少了脂肪质量，尽管机制尚不清楚。它正在进行2b期试验，作为单药（静脉给药）和与semaglutide联合用于450名超重或肥胖患者。 图注7：Activin信号通过ActRII受体直接促进脂肪储存，成为内脏脂肪积累和肥胖的关键驱动因素。Bimagrumab是一种强效的首创单克隆抗体，可以阻断脂肪细胞中的ActRII信号传导，从而动员和代谢脂肪。 引起肌肉流失和体重减少，但它改善了整体瘦肉与脂肪的比例。Bimagrumab需要改进这一点；公司还希望它能避免与胰高血糖素治疗相关的体重反弹。其他人试图增加能量消耗、抑制脂肪吸收或利用有益的肠道细菌诱导减重。 图注8：通过ActRII受体的信号传导抑制肌肉生长并促进萎缩。阻断骨骼肌中的激活素信号可以抑制这种萎缩，并可以促进肌肉质量的增加，帮助肥胖患者改善身体成分和新陈代谢，同时减少脂肪。 （7）Rivus Pharmaceuticals利用线粒体解偶联 Rivus Pharmaceuticals利用线粒体解偶联，这是一种将脂肪和糖的氧化能量转化为热量而不是产生ATP的自然过程。Rivus的主要口服化合物HU6的未公开2期研究减少了肝脏、内脏和全身脂肪，并保留了肌肉质量，而没有改变饮食或运动。心血管和代谢健康指标也有所改善。 图注9：Rivus Pharmaceuticals利用线粒体解偶联平台 （7）EraCal Therapeutics——斑马鱼早期发现平台筛选抗肥胖化合物 EraCal Therapeutics使用基于斑马鱼的发现平台早期筛选潜在的抗肥胖化合物。这家位于瑞士斯利伦的公司的“整体器官”方法可以捕捉到比传统的还原主义筛选方法（使用细胞系或器官样本）更多的潜在药物的广泛生理和行为效应，该公司认为。该平台发现了利蒙巴替的缺乏行为选择性——它影响了食欲之外的其他行为，并产生了潜在更选择性和更强效的口服食欲抑制剂。临床前研究的ERA 379靶向一个未公开的肝脏蛋白质来改变外周营养感知。与胰高血糖素不同，ERA 379不依赖于连接肠道与大脑的迷走神经；因此，它可能与GLP-1激动剂协同作用。EraCal与诺和诺德达成了研究协议，寻找新的肥胖药物靶点，并与雀巢健康科学公司达成了另一个协议，寻找有益于新陈代谢的营养保健品。 图注10：EraCal开创了以斑马鱼为基础的药物发现技术，专注于代谢性疾病。通过斑马鱼为基础的表型筛选平台，EraCal已经开发出一系列候选药物，并且在临床前阶段展示了其疗效，其中包括其主力候选药物Era-379 总结： 在对抗肥胖这一复杂多样的疾病中，需要多种治疗和组合方法。科学家们才刚刚开始揭开肥胖的奥秘，肥胖最近才被认定为一种疾病，而不仅仅是不良生活方式的选择。纽约威尔康奈尔医学院代谢疾病专家路易斯·阿罗尼表示：“肥胖是新的高血压。”他继续说道，GLP-1激动剂的出现只是“刚刚开始”。其他方法也将出现，包括可以间断使用的药物。 参考文献： 1、After GLP-1, what’s next for weight loss? 2、Descamps-Solà M, Vilalta A, Jalsevac F, et al. Bitter taste receptors along the gastrointestinal tract: comparison between humans and rodents[J]. Frontiers in Nutrition, 2023, 10. 3、Senior M. After GLP-1, what’s next for weight loss?[J]. Nature Biotechnology, 2023. 4、Yabe D, Seino Y. Two incretin hormones GLP-1 and GIP: comparison of their actions in insulin secretion and β cell preservation[J]. Progress in biophysics and molecular biology, 2011, 107(2): 248-256. 5、Garvey W T, Frias J P, Jastreboff A M, et al. Tirzepatide once weekly for the treatment of obesity in people with type 2 diabetes (SURMOUNT-2): a double-blind, randomised, multicentre, placebo-controlled, phase 3 trial[J]. The Lancet, 2023. 6、https://www.amgen.com/stories/2022/12/targeting-obesity-using-biology-not-behavior 7、https://www.biochempeg.com/article/355.html 8、各公司官网等 END 免责声明：本文信息来源于网络，本文仅作知识交流与分享及科普目的，不涉及商业宣传，不作为相关医疗指导或用药建议。文章如有侵权请联系删除。 深度聚焦多肽、多肽偶联药物研发、质控、工艺开发，7月相约苏州，联系电话18116036798上下滑动查看议程 7月25日上午：主会场 多肽药物蓝海布局 9:00-9:30 李学臣，香港大学化学系理学院副院长 多肽药物和蛋白偶联的新策略 9:00-9:30 王珠银，深圳肽盛生物科技有限公司董事长 3D结构多肽库的构建和靶向穿膜肽筛选 9:30-10:00 马亚平，深创生物董事长 靶向核素药物研究与开发 10:30-10:50 茶歇&交流 10:50-11:20 徐寒梅，中国药科大学教授；南京安吉生物科技有限公司创始人 新靶点多肽药物发现及PDC药物研究进展 11:20-11:50 钱海，中国药科大学理学院院长兼药物科学研究院新药研究中心主任 话题确认中 11:50-12:20 圆桌讨论：多肽药物脱颖而出的关键、未来如何保持高热度、内卷何时到来？ 刘东舟，华东医药首席科学官/创新药全球研发中心总经理 容明强，成都佩德生物医药有限公司董事长 马亚平，深创生物董事长 王珠银，深圳肽盛生物科技有限公司董事长 邵军，同宜医药（苏州）有限公司首席技术官 部分嘉宾确认中 12:20-14:00 午餐&休息 7月25日下午：论坛一 多肽药物研发进展 14:00-14:30 周建伟，南京医科大学教授/南京明人医药科技有限公司创始人 基于JWA基因的多肽创新药研究 14:30-15:00 容明强，成都佩德生物医药有限公司董事长 基于生存策略的动物毒素多肽新药开发 15:00-15:30 江苏万略医药科技有限公司 话题确认中 15:30-15:50 茶歇&交流 15:50-16:20 韩俊峰，上海贺普药业股份有限公司总裁 贺普拉肽研究进展 16:20-16:50 方小翠,国家纳米科学中心,高级工程师 肿瘤免疫治疗用靶向溶瘤多肽的药物转化 16:50-17:20 张晓君，石药集团北京研究院制剂四所所长 多肽药物长效递送研发进展 7月25日下午：论坛二 多肽药物质控与生产 14:00-14:30 邵军，同宜医药（苏州）有限公司首席技术官 多肽类药物工艺与质量控制要点 14:30-15:00 姜建军，江苏诺泰澳赛诺生物制药有限公司，多肽事业部总经理/集团副总经理/研究院副院长 多肽药物合成新工艺 15:00-15:30 大西 弘晃，三菱化学株式会社 Purification of Cyclic Peptide and Its Analogues with Polymeric Separation Media 15:30-15:50 茶歇&交流 15:50-16:20 李子刚，北京大学深圳研究生院，化学生物学与生物技术学院执行院长/深圳湾实验室，坪山生物医药研发转化中心主任 新颖稳定多肽方法学开发及其在多肽药物开发中的应用 16:20-16:50 苏贤斌，南京工业大学教授、博士生导师 连续流动绿色多肽合成（拟定） 16:50-17:20 刁星星，中国科学院上海药物研究所研究员，课题组长/苏州锐迪欧医药科技有限公司创始人 新类型药物PDC LN005体外、体内代谢研究策略 7月26日上午：论坛一 多肽药物研发进展 9:00-9:30 陈小新，广东众生睿创生物科技有限公司联合创始人、董事、总裁 基于GLP-1的单分子多重受体激动剂治疗肥胖和NASH的研究进展 9:30-10:00 谢天，甘李药业股份有限公司，医学事务部负责人 GLP-1研发的挑战与布局 10:00-10:30 温晓芳，浙江道尔生物科技有限公司副总裁 GLP-1/GCG/FGF-21三靶点激动剂在NASH中的临床前开发 10:30-10:50   茶歇&交流 10:50-11:20 景书谦，鸿运华宁（杭州）生物医药有限公司 创始人、董事长兼首席执行官 GLP药物研发进展及商业化前景 11:20-11:50 夏帅，复旦大学基础医学院青年研究员 广谱抗冠状病毒多肽类融合抑制剂的研究 11:50-14:00   午餐&休息 14:00-14:30 张传亮，青岛科技大学化工学院，副教授 长效降糖减重药物的差异化开发：基于BH3模拟肽的PTP1B/TC-PTP抑制剂/降解剂的设计与研发 14:30-15:00 韩智豪，中国药科大学特聘副研究员，硕士生导师 基于仿生多肽的放射性药物研究 15:00-15:30 杨浩哲，香港交易所，环球上市服务部助理副总裁 香港交易所助力医药企业融资上市 7月26日上午：论坛二 多肽药物质控与生产 9:00-9:30 丁伟，南京知和医药科技有限公司副总，多肽首席科学家 多肽药物质量研究中的常见问题与解决方案 9:30-10:00 刘磊，江苏大学材料科学与工程学院副院长 多肽基功能生物界面用于肿瘤细胞的捕获与分离 10:00-10:30 曹宇，重庆派金生物科技有限公司生产总监 长效胰岛素结构相关杂质控制和表征 10:30-10:50   茶歇&交流 10:50-11:20 赵军锋，广州医科大学教授 无保护氨基酸合成多肽 11:20-11:50 郭建，上海胜普泽泰医药科技有限公司副总裁 多肽偶联药物CMC要点分享 11:50-14:00   午餐&休息 7月26日下午：论坛二 PDC药物研发 14:00-14:30 张普文，浙江汉鼎医药有限公司总经理 多肽糖胺聚糖等新型PDC药物的研发 14:30-15:00 张富尧，上海弼领生物创始人、董事长&CEO 纳米PDC：用于药物高效递送的纳米列车 15:00-15:30 马步勇，上海交通大学药学院教授 蛋白质动态结构的AI预测与应用 15:30-16:00 朱勍，浙江工业大学，生物制药与生物材料研究所所长 C-C键环肽及其偶联药物新进展 戳“阅读原文”立即报名多肽药物论坛吧!

引言 Omega-3多不饱和脂肪酸(ω-3 PUFAs)与潜在的心血管益处有关，部分归因于其生物活性代谢物。然而，造成这些优势的潜在机制还没有被完全理解。之前报道了来自二十碳五烯酸(EPA)的细胞色素P450途径的代谢物介导ω-3 PUFAs的动脉粥样硬化保护作用。 2024年6月21日，天津医科大学艾玎、朱毅及山东大学孙金鹏共同通讯在Nature Metabolism 在线发表题为“The sphingosine-1-phosphate receptor 1 mediates the atheroprotective effect of eicosapentaenoic acid”的研究论文，该研究发现内皮细胞(ECs)中的17,18-环氧二碳四烯酸(17,18-EEQ)及其受体鞘氨醇-1-磷酸受体1 (S1PR1)可以抑制振荡剪切应力或肿瘤坏死因子-α诱导的内皮细胞活化。值得注意的是，在内皮细胞S1PR1缺乏的雄性小鼠中，17,18-EEQ和纯化EPA的动脉粥样硬化保护作用被绕过。 在机制上，17,18-EEQ的抗炎作用依赖于钙释放介导的内皮型一氧化氮合酶(eNOS)的激活，而eNOS的激活在抑制S1PR1或Gq信号传导时被消除。此外，17,18-EEQ通过与Lys34Nter的极性相互作用变构调节S1PR1的构象。最后，含有高纯度和稳定的EPA乙酯的处方药Vascepa通过17,18-EEQ-S1PR1途径在雄性和雌性小鼠中发挥心血管保护作用。总之，该研究结果表明，17,18-EEQ的抗炎作用涉及激活ECs中的S1PR1-Gq-Ca2+ -eNOS轴，为动脉粥样硬化提供了潜在的治疗靶点。 心血管疾病仍然是一个主要的全球健康问题，促使对潜在的预防和治疗战略进行广泛的研究。ω-3 PUFAs，特别是EPA和二十二碳六烯酸(DHA)，因其潜在的心血管益处而受到相当多的关注。食用深海鱼或鱼油，已知是ω-3 PUFAs的丰富来源，与降低心血管终点事件的发生率有很强的相关性。然而，研究ω-3 PUFAs对心血管结果影响的临床试验结果相互矛盾，导致其真正功效的不确定性。ω-3 PUFAs发挥其心血管作用的潜在机制尚未完全解决。 G蛋白偶联受体(GPCRs)是人体组织中表达的最大的膜受体家族，通过检测细胞外配体和启动细胞内信号级联反应，在调节广泛的生理反应中发挥关键作用。近年来，作为人类疾病的潜在治疗靶点，GPCRs引起了越来越多的关注。值得注意的是，一个显著的发现是通过特定的脂肪酸代谢物识别和激活许多GPCRs，从而通过第二信使或阻滞蛋白介导的机制调节细胞内信号通路。例如，包括GPR41、GPR43、GPR84、GPR40和GPR120在内的几种GPCRs已显示出对脂肪酸刺激的反应性。此外，ARA衍生的代谢物，如前列腺素，通过环加氧酶途径产生，导致多种脂质介质的产生，包括PGE2、PGF2α和PGD2。这些代谢物依次选择性地激活特定受体，如EP、FP和PGD受体。然而，EPA和DHA及其各自的代谢物通过与细胞特异性GPCRs结合而作为信号分子发挥作用的程度仍有待充分阐明。 17,18-EEQ介导的抗炎作用机制（Credit: Nature Metabolism） 该研究发现S1PR1是17,18-EEQ的受体，并证明17,18-EEQ通过偏向的S1PR1-Gq-Ca2+-eNOS信号抑制内皮活化和动脉粥样硬化。分子对接证实，17,18-EEQ通过与Lys34Nter形成极性相互作用，正极激活S1PR1。S1PR1缺陷小鼠没有表现出17,18-EEQ介导的动脉粥样硬化进展的减少。此外，我们还通过实验验证了Vascepa的心血管保护作用，Vascepa是一种含有高纯度和稳定的EPA乙酯的处方药，已被FDA批准用于降低心血管风险。总之，该研究揭示了S1PR1作为一种新发现的17,18-EEQ受体，选择性激活Gq-Ca2+ -eNOS信号以抑制血管内皮的激活。这些发现有助于更好地理解17,18-EEQ对血管内皮细胞保护作用的分子机制。 参考文献 https://www.nature.com/articles/s42255-024-01070-3 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“iNature” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

正文共： 4890字 5图预计阅读时间： 13分钟冷冻电镜技术（Cryo-EM）的应用，犹如微观世界的科技巅峰，为科学家提供了前所未有的机会可以细致入微地观察蛋白质微观传感器，这不仅让我们更深入地理解人体细胞之间的通讯机制，还为激素和药物反应的研究提供了巨大的推动力。尤其值得注意的是，对于全球数百万人影响深远的疾病，如糖尿病、肥胖症和高血压病，这项技术为药物发现带来了革命性的变革。G 蛋白偶联受体（GPCRs）是一个庞大而多样的跨膜蛋白家族，已知的GPCR受体超过800多个，在多个生理过程中（包括内分泌代谢途径）发挥着至关重要的作用。作为细胞表面最大的受体家族，GPCR代表了细胞与环境之间的重要接口，能够将来自外部的各种信号（如光子、味觉、嗅觉、神经递质和激素）转化为细胞内部的响应。随着结构生物学的不断进步，尤其是X射线晶体学的先驱，再加上近年来冷冻电子显微镜技术的迅猛发展，我们对于GPCR跨膜信号传导的认识日益深刻。值得一提的是，在过去的十年里，冷冻电子显微镜技术的迅猛进步彻底改变了结构生物学的面貌，为我们提供了对蛋白质结构和功能，特别是GPCR的深入洞察。自2017年首次通过低温电子显微镜解析的GPCR结构亮相以来，冷冻电镜在GPCR研究领域的应用迅速扩展。近日，中国科学院上海药物研究所的徐华强/段佳团队在《Nature Reviews Endocrinology》杂志上发表了一篇题为“Cryo-electron microscopy for GPCR research and drug discovery in endocrinology and metabolism”的综述。该综述深刻探讨了冷冻电镜（Cryo-EM）在理解和开发以GPCRs为靶点药物的革命性影响。文章着重介绍了GPCR配体识别、受体激活、G蛋白偶联、arrestin蛋白募集以及GPCR激酶调控的一般结构特征和原理。其中，特别强调了偏向性配体对于GPCRs信号的精确调控，为治疗内分泌和代谢疾病的药物研发提供了个性化治疗策略的可能性。此外，综述指出在不同位点受到不同别构配体调节的GPCRs为药物开发和治疗策略提供了新的启示。这一研究对于推动内分泌和代谢疾病药物领域的发展具有重要的指导作用。 一 冷冻电镜加速GPCRs信号传导机制的研究GPCR的激活通过一系列牵涉到多种细胞内信号传导分子的步骤来启动细胞内信号级联反应。在参与GPCR信号传导的关键组分中，G蛋白起着关键作用，它们充当分子开关，负责将信号从受体传递到下游效应器。根据Gα亚基的序列同源性，G蛋白可分为四个亚家族：Gs/olf，Gi/o，Gq/11和G12/13，每个亚型都能激活特定的下游效应器。G蛋白以其特有的序列同源性细致地调控信号传导。除了G蛋白，GPCR信号通路还受到阻遏蛋白（arrestin）和激酶（GRKs）的调控。Arrestin作为适配体与磷酸化的GPCR相互作用，引发受体的脱敏、内化和启动替代信号级联。研究表明，GPCR含有与疾病相关的单核苷酸多态性（SNP），这些变异可能影响受体的激活、脱敏或内化过程，从而导致代谢性疾病的严重发展。GRK对激活的GPCR进行磷酸化，促进arrestin的招募，进而调节GPCR信号。G蛋白、arrestin和GRK之间的这种相互作用有助于微调和调节GPCR介导的信号事件。G蛋白和arrestin的偶联是调控GPCR不同生物反应的关键机制，也是GPCR靶向药物发挥疗效的重要途径（见图1）。这些组分之间的动态相互作用确保了对GPCR信号的精确时空调控，使其能够协调多种生理过程。在GPCR研究的新兴领域中，一个重要方向是鉴定和开发偏向性配体，它们能够选择性地激活或抑制由GPCR介导的特定下游信号通路。相较于非偏向性配体，偏向性配体通过专门作用于所需的信号通路，在GPCR药物发现中具有明显的优势。这种精确、有针对性的调控方式使偏向性激动剂能更有效地发挥药理作用，为调节GPCR功能提供了一种更为精密的途径。图1 GPCR受体下游不同信号传导机制在过去的7年里，我们见证了GPCR结构生物学领域的显著进展，主要得益于冷冻电镜技术的引入，这是一项强大的技术，能够可视化近原子结构的细节。冷冻电镜技术的出现彻底改变了对GPCR的研究，因为它能够以高分辨率确定这些膜蛋白在不同功能状态下的结构，包括与拮抗剂结合的失活状态、无配体的静息状态（apo结构）以及与激动剂和别构配体结合的部分或完全激活状态，为我们理解它们的功能和进行药物发现提供了巨大的潜力。冷冻电镜在GPCR结构生物学方面的杰出成就之一是解析了不同类型GPCR的大量结构。自冷冻电镜问世以来，通过这一技术解析的GPCR结构数量呈指数级增长，已超过650个，超过了X射线晶体学解析结构数量的30%以上，自2017年以来通过冷冻电镜解析的GPCR结构以每0.63年翻一倍（见图2）。根据这一进展速度的趋势，我们预计在未来5-6年内，人类整个GPCR超家族中超过90%的GPCR结构将被解析出来。除了单个GPCR结构外，冷冻电镜还实现了GPCR与信号转导复合物结构的可视化。目前已确定了GPCR与不同细胞内信号转导因子（包括所有亚型的G蛋白和arrestin）的复合物结构，揭示了GPCR介导的信号转导的结构基础。此外，冷冻电镜还帮助揭示了GPCR与GRKs的作用机制，以及细胞内激动剂如何特异性地调节GPCR下游G蛋白或arrestin通路的偏向性激活，为偏向性信号传导提供了结构基础。冷冻电镜在解析GPCR结构的速度令人震惊，彻底改变了GPCR的药物发现。这意味着我们正以前所未有的速度揭示出许多关于人体关键信号传递的蓝图，为医学开辟了新的前沿。这预示着一个新时代的到来，在这个时代，长期以来困扰人类的疾病将能够比以往更有效地被治疗。站在这个新前沿的边缘，冷冻电镜在增进我们对人体的理解和开发突破性治疗方法方面的潜力从未如此显著。图 2 冷冻电镜实现对GPCR结构解析的革命性突破，加速对全蛋白质组GPCR结构解析，预计在未来5-6年内，人类整个GPCR超家族中超过90%的GPCR结构将被解析出来二 偏向性别构调控药物是GPCR药物开发的重点深入探究GPCR的结构就如同拥有锁的详细图纸，使得我们能更轻松地设计出与之完美契合的“钥匙”（这里指的是药物）。这种精准医疗方法有望从根本上改变对一系列疾病的治疗方式，为更有效、目标更准确的疗法带来新的希望，同时降低了副作用的风险。作为细胞表面受体，GPCR在靠近细胞膜外侧包含一个由7次跨膜螺旋构成的正构配体结合位点。由于GPCR配体的多样性（从生物胺等小分子配体到脂质、多肽和蛋白），GPCR配体结合口袋呈现出不同的形状和大小，每一种配体都具有适应相应配体的独特拓扑结构。其中共同的特征是跨膜口袋内的一个关键“切换开关”残基（例如，在大多数A类GPCR中是W6.48），该残基的构象对于受体激活至关重要。激动剂的结合会引发W6.48构象的变化，从而诱导跨膜螺旋6（TM6）从非激活状态向外移动，使受体激活。GPCR对G蛋白亚型和arrestin的选择性主要取决于TM6的关键结构特征和受体的磷酸化状态。例如，Gs偶联的受体在激活时其TM6会向外移动14-20 Å，而Gi偶联受体的TM6向外移动7-10 Å。相较于Gi偶联受体，Gs偶联受体的TM5较长而TM6较短，以适应Gs和Gi蛋白表面拓扑结构的不同。除了TM6之外，其他结构元素也有助于G蛋白亚型的偶联选择性。例如，Gq偶联受体（如GAL2R）含有一个独特的胞内环2（ICL2），以增强受体与Gq的相互作用。相较之下，G12/13偶联受体（如GPR35）在TM1和TM2胞质末端附近含有一个独特的甲硫氨酸口袋，能够容纳G12/13的C端甲硫氨酸残基。GPCR招募arrestin的前提是必须被磷酸化并处于活化状态，其TM6向外移动7-10 Å，与Gi偶联受体的活化状态相似。GPCR信号从G蛋白介导的通路向arrestin通路的转换取决于GRKs的功能，GRKs是一个由七个成员组成的小型激酶家族。图 3 GPCR受体存在多样的别构位点除了受正构配体的调控外，GPCR还受到别构配体的调控。对别构配体如何影响GPCR信号的研究可能是冷冻电镜未来最有价值的方向之一。例如，目前为治疗2型糖尿病（T2DM）而开发的大多数GPR40靶向药物都是基于靠近受体ICL2的别构结合位点。通过观察别构配体结合的GPCR结构，可以发现GPCR存在多个别构结合位点（图3）。这些别构位点的发现对靶向GPCR的别构调控药物开发具有重要的指导意义。三 内分泌代谢疾病相关的GPCR靶点成为药物研究热点GPCR已成为代谢性疾病的有望治疗靶点，包括肥胖、2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病和非酒精性脂肪性肝炎。GPCR参与调节关键的代谢过程，如葡萄糖合成、摄取、胰岛素分泌和细胞分化生长。其中，GLP1R、GPR40和GPR120被发现在人类胰岛中发挥关键作用，是治疗肥胖症和2型糖尿病的重要靶点。其他GPCR，如GCGR和β-ARs，参与糖代谢、脂质合成和糖异生的调节。在肥胖病中，GPCR也影响脂肪分解、产热、葡萄糖管理、脂肪因子和细胞因子释放等过程。GPCR一直被认为是各种内分泌系统疾病药物研究的关键靶点。肽类激素与B类GPCR的结合效力和选择性在很大程度上取决于受体的ECD， B类GPCR 的结构解析为设计高选择性或多靶向肽配体提供了详细的模板，包括GLP1R、GIPR和GCGR的双重或三重激动剂。总之，冷冻电镜的出现深刻地推进了我们对GPCR结构和功能的理解，特别是在内分泌代谢性疾病领域。冷冻电镜的应用使我们能够更深入地了解GPCR偏向性别构调控药物开发的结构基础。这种精准医疗方法有可能彻底改变对一系列疾病的治疗方式，同时副作用更小。然而，前进的道路充满挑战和机遇。未来的研究应该深入研究GPCR相互作用的动态方面，特别是在实时和生理条件下，仍然是一个重要的障碍。解决这些挑战需要将先进的结构技术与功能研究方法及计算机建模相结合。徐华强，中国科学院上海药物研究所研究员，课题组长，博士生导师，中科院上海药物研究所药物靶标结构与功能中心主任。主要从事激素受体结构与功能研究和药物研发。目前已发表SCI论文280余篇，其中在CELL, NATURE, SCIENCE主刊论文 38篇，引用次数超过36,000次，连续多年被评为“全球高被引学者”，并获得专利十余项。研究成果曾被《Science》杂志评为“2009年十大突破之一”、入选“2014年度中国科学十大进展”、入选两院院士评选“2015年中国十大科技进展新闻”、入选“2019年度中国医学重大进展（药学部）”和入选中国科学院上海分院2022年度科技创新“十大进展”（基础研究类） 。2016年荣获国际蛋白质学会Hans Neurath奖和“药明康德生命化学研究奖”杰出成就奖。2019、2021、2022和2023年荣获中国科学院优秀导师奖。2020年荣获上海市“白玉兰纪念奖”。2021年荣获第十三届“谈家桢生命科学成就奖”。2022年荣获第二十二届“吴阶平-保罗‒杨森医学药学奖（吴杨奖）”。2022年荣获第九届“侨界贡献奖”一等奖。2022年荣获上海市“白玉兰荣誉奖”。段佳，中国科学院上海药物研究所研究员，课题组长，博士生导师。主要从事与代谢相关GPCR的结构及功能研究。目前已以第一作者兼通讯作者在Nature（3篇）、Nature Communications、Cell Reports等国际知名期刊发表论文9篇。曾获得吴瑞奖学金，入选中国科学院上海分院抢占制高点青年攀登计划、中国科协第八届青年人才托举工程项目、上海科技青年35人引领计划、上海市青年科技英才扬帆计划等。课题组常年招聘博士后、科研助理及联合培养博士生，欢迎感兴趣的老师和同学联系。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41574-024-00957-1封面图来源：Nature Reviews Endocrinology版权声明/免责声明本文为原创文章。本文仅作信息交流之目的，不提供任何商用、医用、投资用建议。文中图片、视频、字体、音乐等素材或为药时代购买的授权正版作品，或来自微信公共图片库，或取自公司官网/网络，部分素材根据CC0协议使用，版权归拥有者，药时代尽力注明来源。如有任何问题，请与我们联系。衷心感谢!药时代官方网站:www.drugtimes.cn联系方式:电话:13651980212微信:27674131邮箱:contact@drugtimes.cn礼来D药推迟上市，FDA的B面下一代GLP-1类药物早期临床数据读出，直接推动诺和诺德成为6000亿美元市值药企！美中数据跨境新政对医药行业的影响及应对【完整会议日程】 大咖云集，干货满满，一场盛会如约而至！超15亿美元！吉利德权益锁定三特异性抗体肿瘤药当年利拉鲁肽没做到的，让司美格鲁肽实现了？这种疾病的治疗方案可能出现大变化！点击这里，欣赏更多精彩内容！