P2X7 receptor

来源：药渡撰文：四月的雨     编辑：哦呼离子通道在人体内具有重要作为，作为细胞膜上的“门户”，离子通道控制着离子们的进进出出。而离子通道药物则可以影响这些离子通道，从而调节细胞内外的离子流动，进而改变细胞的功能。例如此类药物可以调节心脏细胞上的钠离子通道，从而调整心脏的节律。离子通道药物由于具有广阔的适应症，如心血管疾病、疼痛以及肿瘤等，因此具有广泛的应用前景。最为重要的是，离子通道药物潜力巨大。离子通道被认为是继GPCR之后第二大类药物靶点，但目前400多个编码离子通道的基因仅仅几十个得到初步的研究。销售额方面，离子通道药物全球销售额大约200亿美元，超千亿人民币，未来还有较大上升空间。离子通道药物虽然潜力巨大，研发壁垒也是较高，纵观研发史，多家巨头药企折戟在此。离子通道药物研发的成与败在众多的在研离子通道药物中，一些药物由于选择性差、毒性大或疗效不佳等原因而导致了最终的失败。在过去的几年，小分子离子通道药物尤其是Nav1.7/Nav1.8抑制剂的遭遇最为悲惨。2018年10月，Biogen宣布其在研Nav1.7抑制剂Vixotrigine临床2期试验失败，临床试验结果表明Vixotrigine未能达到减少患者平均每日疼痛的预期目标。几乎同时，罗氏也宣布终止了从Xenon收购的同类药物RG6029，另一个卖到梯瓦的Xenon同类药物TV-45070遭相似命运。作为VX-548的“兄弟”，VX-150却也难逃失败的命运。VX-150由于药代动力学性质差、临床剂量过大、存在安全性隐患等原因终止了其临床二期。明雨过后见彩虹，离子通道药物终于传来大捷喜讯。2024年1月30日，Vertex公布Nav1.8抑制剂VX-548治疗中至重度急性疼痛的临床3期数据，数据显示，与安慰剂相比,使用VX-548治疗的受试者疼痛有统计学意义上的显著改善,并且在腹部成形术和子宫切除术的随机对照试验中,疼痛在临床意义的减轻。VX-548的单臂研究显示,在长达14天的大范围手术和非手术性疼痛情况下,使用VX-548进行治疗是有效的。在所有三项研究中,VX-548都是安全的。Vertex计划在2024年中期向FDA提交新药申请。作为近年来首款非阿片类急性疼痛药物，VX-548的获批具有里程碑意义。电压门控一直为离子通道药物研发热点，下表1为以Nav1.8靶点为代表的部分在研药物，除VX-548取得临床3期试验成功外，当前还有多款处于临床2期阶段，除此以外还有多款药物处于临床1期阶段，这里就不再一一列举。全球Nav1.8抑制剂研发管线数量并不多，其中还有相当一部分因各种原因被终止临床，目前全球对于离子通道药物的研发仍有巨大的进步空间。表1.在研离子通道药物（部分）除电压门控以外，配体门控、TRP通道等也是当今研发主流靶点，适应症涉及疼痛、咳嗽、癫痫、脑卒中以及退行性疾病、抑郁症以及癫痫等多项适应症。涉及靶点包括嘌呤受体（P2X2, P2X3, P2X2/3, P2X4, P2X7等）、GABA受体（α1β3γ2, α2β2γ2, α5β2γ2, α6β2γ2等）以及NMDA受体（NR1/2A, NR1/2B；NR1/2C, NR1/2D等）等多种，下表2为部分在研药物。表2.在研药物（部分）作为配体门控受体，P2X3以及GABA受体与多种疾病直接相关，并且逐渐成为“优质”靶点。以GABA受体为例，目前该靶点在研药物适应症主要包括抑郁症、癫痫以及麻醉等多种，皆为中枢神经领域的适应症，这也是当今离子通道药物研发的重要方向。进度方面，由奥鸿医药/华西医院所研发的麻醉药物ET-26以处于临床3期阶段，除此以外，还有多款药物处于临床2期阶段。离子通道靶点——高壁垒下蕴含巨大潜力与机遇众多药企在离子通道药物新药研发上折戟沉沙可以看出离子通道药物研发难度之高，究其根本原因则是离子通道药物特异性差、成药性差、研发过程复杂并且副作用难以控制，最后导致了研发成本的升高。对于离子通道药物的研发，其中涉及了药物化学、生物学、药理学等多个领域的知识和技术。高壁垒下蕴藏大机遇，目前离子通道靶向药物的全球销售大约在200亿美元左右。适应症方面，离子通道药物适用于心律失常、疼痛、癫痫、抑郁、慢性阻塞性肺病、自身免疫性疾病以及糖尿病等多个领域，由于适应症范围广阔，未来离子通道药物市场将进一步提高。对于离子通道药物，人体内参与编码离子通道的基因多达400多个，但目前仅有60余个得到初步研究，仍有大量离子通道的功能及与疾病的关系有待阐明，当某一基因或某几个基因的研究获得突破时，或许离子通道药物的研发将更上一层楼，所以未来离子通道药物潜力巨大。当某款离子通道药物取得突破时，迎接它的便是巨大的机遇，VX-548便是如此。VX-548临床3期试验的成功意义重大，意味着患者不再局限于阿片类药物的选择。三期临床成功，对于全球第一大药物市场的美国来说意义重大。依据CDC数据，阿片类药物过量致死率正加速升高，截至2021年，死于药物过量的人数是1999年的六倍多，从2020年到2021年，药物过量死亡人数增加了16%以上，在2021年近10.7万例药物过量死亡中，涉及阿片类药物超75%。由此可见，VX-548获批后必然会成为众多患者的新选择，市场销售额有望款速扩增。图1.美国阿片过量致死率（图片来源：参考文献2）全球多家药企一直在致力于探索新型的镇痛药物，不仅能媲美阿片类药物的镇痛效果，还可以提高安全性并且避免成瘾，如今VX-548应运而生，必然会为Vertex带来巨大的收益。Vertex在VX-150上面折戟沉沙，但是VX-548的成功让其一扫阴霾，或许这就是离子通道药物高壁垒下蕴含巨大潜力与机遇的奇妙之处。科瑞斯生物——三大技术平台助力药企进军千亿级别离子通道药物市场药物研发当然要紧跟相关的指导原则与法规。2019年，FDA颁布了新的离子通道临床前心脏风险评估指导原则，这意味着对于离子通道药物的。临床前对药物心脏安评的结果，将直接关乎到项目的成败。而科瑞斯生物拥有全球顶级的离子通道新药研发服务及药物的临床前心脏风险评估平台，可为客户提供优质的服务，确保项目更快、更稳的推进。科瑞斯生物成立于2013年，是国内最早能提供离子通道靶点新药研发及专业化临床前药物心脏安全评估平台的企业。公司拥有多套先进的仪器和设备，能够提供从细胞到整体动物的不同水平的测试平台以及高通量化合物筛选平台。目前科瑞斯生物拥有三大服务平台，将助力您更好的进行离子通道药物研发。   国内首家可提供临床前心脏安全评估平台科瑞斯生物临床前心脏安全评估平台涉及的技术主要包括手动膜片钳、细胞内动作电位记录、 离体心脏灌流系统以及无创伤遥感系统等。由于离子通道药物临床上经常发生由于心电图QT延长而导致的室性扭转性心律失常(TdP)，这将导致药物的研发失败或药物退市。并且由于室性扭转性心律失常的产生几率非常低且在大多数临床实验中是检测不到的，所以药物前临床研发中进行心脏安评是非常有必要的。检测项目主要包括观察药物对hERG离子通道，心电图QTc及心脏上其他主要离子通道包括钠、钙、钾通道等8-10种离子通道的作用、药物对心肌细胞动作电位、离体心脏QTc的影响等，其中hERG及体外QTc是目前新药临床申请所必须提供的数据之一。而科瑞斯生物曾参与FDA及相关机构的CiPA 的工作，在心脏安评方面具有丰富的经验以及过硬的平台技术。图2.科瑞斯生物临床前心脏安全评估平台   以离子通道为靶点的新药研发平台离子通道是细胞膜或细胞器膜表面的可以形成离子通透性通道的蛋白质，广泛参与机体细胞的众多生理过程，譬如：神经传导，肌肉收缩，感觉的形成，细胞的分泌，细胞增生和分化，学习与记忆，免疫反应等。离子通道的功能异常会导致诸多疾病，因此离子通道是非常具有吸引力的药物靶点，在新药研究中有着重要作用。科瑞斯生物离子通道为靶点的新药研发平台主要包括四大板块，分别为镇痛、房颤、 离体心脏缺血模型以及脑片长时程增强记录。图3.科瑞斯生物离子通道新药研发平台   临床前药物研发服务平台科瑞斯生物临床前药物研发服务平台业务包括靶点验证、活性化合物发现、活性化合物到先导化合物的筛选以及先导化合物的优化。目前科瑞斯生物已经开发出近100种离子通道相关的研发及化合物筛选平台，适应症方面则包括镇痛、癫痫、抑郁症、中风、慢性咳嗽以及心衰等多种。图4.科瑞斯生物临床前药物研发服务平台除此以外，科瑞斯生物与Reaction Biology Corporation (RBC)达成战略伙伴关系，RBC药物研发服务平台可提供细胞试验服务、生化试验服务、生物物理测定服务、重组蛋白以及动物实验等多项服务。科瑞斯生物建立的药物心脏安评平台及新药研发平台，是中国国内首个专业化的药物心脏风险评估公司，其技术在国内处于先进地位，并且与国际保持同步。小结离子通道药物有望为许多疾病的治疗带来新的可能性，但在开发和应用过程中，仍需深入的研究以确保药物安全有效的用于临床。关于 科瑞斯科瑞斯·总部电话：0513-68015200邮箱：infor@pharmacorelab.com地址：江苏省海门市临江新区海门生物医药科技创业园科瑞斯·分公司地址：中国(上海)自由贸易试验区蔡伦路780号6D座参考文献[1]https://news.vrtx.com/news-releases/news-release-details/vertex-announces-positive-results-vx-548-phase-3-program[2]https://www.hanghangcha.com/pdf.html[3]科瑞斯生物官网及宣传手册本土Biotech与MNC合作进入2.0时代：汇总分析３起医药并购案例【药企裁员风波不断】三月汇总FDA九个月内批准的三种DMD治疗方法点击蓝字 | 关注我们

引言Na+ /K+ -ATP酶(NKA)在中枢神经系统中起重要作用。然而，人们对其在小胶质细胞中的作用知之甚少。2024年2月22日，南方科技大学卞劲松及深圳市人民学院聂晓伟共同通讯在Immunity 在线发表题为“Disruption of the Na+/K+-ATPase-purinergic P2X7 receptor complex in microglia promotes stress-induced anxiety”的研究论文，该研究发现小胶质细胞中Na+/K+ -ATPase-嘌呤能P2X7受体复合物的破坏可促进应激性焦虑。该研究发现NKAα1在生理条件下与嘌呤能P2X7受体(P2X7R)形成复合物，这是一个腺苷5’-三磷酸(ATP)门控的离子通道。慢性应激或脂多糖+ATP治疗可降低小胶质细胞中NKAα1的膜表达，促进P2X7R功能，并通过激活NLRP3炎性小体促进小胶质细胞炎症活化。因此，慢性应激下小胶质细胞中NKAα1的整体缺失或条件缺失会导致焦虑样行为和神经元高兴奋性加剧。DR5-12D是一种稳定NKAα1膜的单克隆抗体，可改善应激诱导的焦虑样行为，改善小鼠腹侧海马神经元的高兴奋性和神经发生缺陷。研究结果表明，NKAα1限制了小胶质细胞的炎症，并可能为治疗压力相关的神经炎症和疾病提供一个靶点。焦虑是最普遍的精神疾病之一。根据大规模的人口调查，高达33.7%的人口在其一生中遭受焦虑的折磨。越来越多的证据表明，炎症的增加是应激性焦虑症的重要途径。小胶质细胞是大脑中主要的免疫细胞，在神经炎症、免疫监视和维持大脑稳态中起着核心作用。抗炎细胞因子干预或抗炎药物治疗可改善啮齿动物的焦虑样行为。因此，针对小胶质细胞的抗炎治疗可能是临床上治疗焦虑症的有效策略之一。NKA是一种众所周知的由α、β和γ亚基组成的跨膜蛋白。α亚基是一种催化亚基，在决定NKA的功能中起着重要的作用。α亚基包括α1、α2、α3和α4亚型，其中α1和α3亚型在神经元中表达，而α1和α2亚型在胶质细胞中表达。NKA通过维持细胞膜上的离子浓度梯度来维持神经元静息膜电位，防止细胞肿胀或溶解。然而，最近的研究表明，NKA也作为一种信号传感器，在心脏重塑、肿瘤细胞粘附和偏头痛中发挥重要作用。NKAα1在缺血性卒中和帕金森病中发挥着重要的调节作用。NKA抑制剂Ouabain可激活核苷酸结合寡聚化结构域样受体pyrin结构域-3 (NLRP3)炎性小体，并通过抑制钾离子(K+)流入刺激巨噬细胞释放白细胞介素-1β (IL-1β)参与IL-1β成熟的重要分子之一是嘌呤能P2X7受体(P2X7R)，这是一种ATP门控离子通道，主要通过NLRP3炎症小体-caspase-1复合物的募集起作用。ATP与P2X7R结合并导致随后的K+外排。这些研究表明，NLRP3炎性体激活需要K+外排，NKA可能通过P2X7R参与炎症激活。此外，P2X7R已被证明通过促进炎症激活参与焦虑样行为。模式图（Credit: Immunity）该研究发现DR5-12D通过稳定NKAα1并随后抑制小胶质细胞激活来产生抗焦虑作用。然而，DR5-12D的抗炎作用仅在小胶质细胞被激活时才存在。这可能是因为NKAα1的DR区通常被β亚基覆盖。DR5-12D可能仅在疾病期间β亚基缺失时起作用。总之，该研究揭示了NKAα1在应激性焦虑中的重要作用。研究表明，NKAα1是慢性应激介导的小胶质细胞炎症激活的上游调节因子，NKAα1缺乏通过破坏NKAα1-P2X7R复合物，从而增强P2X7R转运K+的效率，从而加剧炎症过程。该研究揭示了应激性焦虑障碍的潜在机制，也为治疗包括焦虑在内的炎症相关疾病提供了一个有希望的干预目标。原文链接https://www.cell.com/immunity/abstract/S1074-7613(24)00044-X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Nature | 破除传统：为何我们需要重新思考肿瘤的命名方式热文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Nature | 癌症与神经系统的致命舞蹈

P2X受体是细胞外ATP激活的非选择性阳离子通道，在神经系统、呼吸系统、免疫系统等系统中发挥重要功能。P2X受体由七种亚型P2X1-7组成，在大多数组织中以同源或异源三聚体的形式存在。其中P2X7受体会与巨噬细胞、小胶质细胞、单核细胞、淋巴细胞等结合并相互作用，是中枢神经系统疾病的有希望的治疗靶点。P2X7的慢性激活是许多健康问题的关键，但由于对其抑制机制尚不清楚，目前一直缺乏有效的拮抗剂。2023年11月17日，复旦大学生命科学学院服部素之团队与中国药科大学基础医学与临床药学学院郭常润团队合作，于期刊eLife发表题为“Structural insights into the orthosteric inhibition of P2X receptors by non-ATP-analog antagonists”的论文，该研究利用单颗粒冷冻电子显微镜技术，解析了P2X7受体与其正构拮抗剂PPNDS与PPADS的复合物结构，结合电生理实验，分析其作用机制，为P2X7亚型特异的药物设计提供结构信息。该研究发现两种磷酸吡哆醛衍生物结合在P2X7受体胞外结构域的同一正构位点，并且该正构结合位点与ATP结合位点高度重叠。通过与之前报道的关闭结构和ATP结合的开放结构进行对比，发现拮抗剂的结合影响了左鳍结构域的向下运动，导致通道无法被激活，从而解释了P2X7正构抑制的分子机制。此外，研究基于结构的突变设计确定了影响PPNDS敏感性的关键残基，探究了该拮抗剂在不同亚型受体间的特异性。图1. A) P2X7与PPNDS/PPADS复合物结构；B) P2X7受体正构抑制机制综上，该研究证明了磷酸吡哆醛衍生物与P2X受体的结合模式，发现了磷酸吡哆醛衍生物的亚型特异性残基，为设计更多有亚型特异性的磷酸吡哆醛衍生物提供了新的策略。中国药科大学基础医学与临床药学学院郭常润副研究员与复旦大学生命科学学院服部素之研究员为共同通讯作者，复旦大学生命科学学院博士生盛丹琪与中国药科大学基础医学与临床药学学院岳晨茜为共同第一作者。注：文中插图源于 eLife原文链接：https://doi.org/10.7554/eLife.92829.1本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！