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1.GPCR是什么 GPCR(G Protein-Coupled Receptor)，即G蛋白偶联受体，是哺乳动物基因组中最大的一类膜蛋白家族。人类基因组中的GPCR蛋白家族共有800多名成员，广泛分布于中枢神经系统、免疫系统、心血管、视网膜等组织器官中，参与调控众多不同的生物学功能。作为跨膜蛋白，GPCR具有七个跨膜（7TM）结构域，因此也称为七跨膜受体（7TMR）。且其肽链的C端和连接第5，6个跨膜螺旋的胞内环上有G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）的结合位点。GPCR在受胞外信号分子的刺激后，通过与胞内G蛋白的结合，介导信号传导，在细胞增殖，生长和迁移等生理活动中发挥关键作用。GPCR可接收的刺激因子很多，如光子，离子，神经递质和激素等。
由于GPCR分布广泛，功能复杂，与多种疾病的发生和进展过程有关，是极具潜力的药物作用靶点。
GPCR参与的调控疾病包括肿瘤学、代谢性疾病、炎症、纤维化、疼痛、肾病等，近年来研究显示，其在呼吸系统疾病、眼科、心血管疾病和传染病方面的研究中也有参与。现有研究中，约有270个GPCR靶点具有很强的疾病理论基础，具备开发出抗体靶向药物的潜力。 据统计，以GPCR为靶点的药物占所有已批准药物的30％以上，未来也会是药物研发中最成功和最有希望的靶点蛋白之一。 2.GPCR抗体药物的研究 在FDA批准的GPCR靶向药物中，小分子药物占80%。如何获得高亲和力的小分子是药物发现过程中的难点之一。GPCR蛋白高度动态的存在于细胞膜中，常以多种构象存在，针对特定构象的药物筛选，对小分子药物研发造成了更大的困难。 而针对GPCR的抗体药物治疗更有优势，可归纳为以下3个方面：首先是抗体药物的独特成药性。抗体可以阻断GPCR与配体的结合，可使GPCR内吞，阻断下游信号传递。抗体也可以结合GPCR的特定表位，稳定GPCR活化时的特定构象，产生具有偏好性的生物学活性。其次，抗体药物的特异性好。能与受体中保守度低的位点结合的抗体，具有很好的特异性。例如，Secretin受体家族成员的胞外N端较长，且非保守序列主要集中在N端；而小分子结合的跨膜区域则相对保守。再者是抗体药物的体内分布。许多GPCR在外周和中枢神经系统均有表达，而抗体药物由于血脑屏障的阻隔，进入中枢神经系统穿透能力受到限制，因此对于在外周和中枢神经系统均有表达的GPCR，若只需针对外周的部分设计药物，则可以开发治疗性抗体，使药物主要分布在外周区域，降低对中枢神经系统的毒副作用。
近年来GPCR抗体的研究呈高速增长的状态。相关统计显示，2010年，仅有15个GPCR相关的不同项目在研发和临床阶段。到2020年，已经有80余个不同GPCR靶点和240多个不同阶段的相关项目相继开展，其中包括59个已在临床研发阶段的单抗。 抗原制备是治疗性GPCR抗体开发中最困难的步骤之一。无论采用何种抗体分离技术，想要成功分离具有治疗功能的人抗GPCR抗体，制备出具有人体体内固有构象的GPCR抗原至关重要。含有7个跨膜alpha-螺旋的GPCRs通常在外源表达系统中表达水平很低，因此，要纯化具有天然构象的可溶抗原是非常困难的。此外GPCR胞外区域肽段大小有限，使得抗原制备非常困难。尽管如此，目前已有数种GPCR抗体药物最获批。此外，更多抗体药物正在进入药物研发后期的阶段。 3. 靶向GPCR的抗体药物介绍 Erenumab Erenumab是一种人源化的抗降钙素基因受体（CGRP）IgG2单克隆抗体，于2018年在美国和盟上市，用于成人偏头痛预防及治疗。研究表明，CGRP表达水平在慢性偏头痛患者中较高。CGRP的配体是一种小神经肽，具有有效的血管扩张功能，在CGRP上具有广泛的结合表位，而Erenumab是一种直接与CGRP配体竞争的拮抗剂。 在一项为期3个月的预防慢性偏头痛的临床试验中表明，70和140 mg Erenuma剂量组患者每月偏头痛天数，及急性用药的使用都得到了减少。Erenumab对先前偏头痛预防治疗失败的患者也有效。每月一次70或140 mg的皮下给药剂量，对患者的疗效效果至少与其他治疗方法相当，不良事件情况和患者耐受性显著改善。 Leronlimab Leronlimab是CytoDyn公司开发的人源化IgG4抗体，是一种CCR5拮抗剂。CCR5是一种趋化因子类的GPCR，在HIV感染、肿瘤转移和免疫信号转导中发挥多种作用。 Leronlimab可拮抗HIV病毒表面蛋白与CCR5的结合，但不会干扰CCR5在介导免疫反应方面的正常功能。多项研究显示，leronlimab都能显著降低或控制患者的HIV病毒载量。一项IIb期研究显示，leronlimab单药疗法可防止HIV病毒逃逸，部分接受leronlimab治疗的患者病毒抑制时间超过4年。 此外，leronlimab可作为转移性三阴性乳腺癌的潜在疗法，并显示出巨大的优势。接受Leronlimab治疗的患者，中位总生存期超过了12个月，而对照组采用其它现有标准方案治疗的患者，中位总生存期为6.6个月。在无进展生存期方面，接受剂量在525 mg以上的患者，中位无进展生存期为6.2个月，同试验当中接受标准方案治疗(化疗)以及Trodelvy方案治疗的患者，中位无进展生存期分别只有2.3个月和4.8个月。响应率方面Leronlimab的表现同样稳定，疾病控制率达到了92%。 Mogamulizumab Mogamulizumab是一种用于治疗成人型T细胞性白血病（ATL）的人源化单克隆抗体，靶点为趋化因子受体4 (CCR4)，在抗体的Fc区加有一个糖基化片段用以增强抗体依赖细胞毒性(ADCC)。CCR4蛋白在ATL患者FOXP3+调节性T (Treg)细胞表面过表达，参与免疫逃避。Mogamulizumab (KW-0761)在临床试验中对50%的ATL患者显示出显著疗效，于2012年在日本和2019年在美国成功商业化，用于治疗蕈样真菌病和Sézary综合征。 4.新研究方向 内源性GPCR抗体 除了正在研发中的上百种外源GPCR抗体外，研究发现人自身也能够产生内源性GPCR抗体，并在生理活动中发挥作用。在正常人体内，存在少量的具有活性的自身内源性GPCR抗体，可能对生理功能调节具有重要意义。此外，在心力衰竭、哮喘、青光眼、自身免疫性脑炎和格雷夫斯病等疾病患者中，一些GPCR自身内源性抗体水平的发生上调。自身免疫性疾病患者中产生的内源性GPCR包括β1肾上腺素能受体、β2肾上腺素能受体(β2AR)、毒菌碱乙酰胆碱受体M3、γ-氨基丁酸(GABA) B型受体、代谢性谷氨酸受体和促甲状腺素受体等。 进一步研究GPCR内源性抗体在不同自身免疫性疾病中的作用机制，可能会为该领域提供新的思路。 纳米抗体 羊驼重链抗体(HcAb)为天然存在的仅由两条重链组成的特殊抗体,只包含一个重链可变区(VHH, Variable Domain of Heavy Chain Antibody )和两个常规的CH2与CH3区。羊驼重链抗体通过重链上的一个可变区(VHH)特异性的结合抗原,该可变区可以单独稳定地在体外存在,被称为纳米抗体(nanobody)。具有分子量小，特异性强，亲和力高，对人体免疫原性弱，易于表达纯化等特征，在成药方面显示出非常大的潜力。靶向GPCR的纳米抗体已在科研和临床药物研发中得到应用，成为GPCR领域的有力工具，其潜力将在未来得到进一步开发。 近年来，一些新的学科和技术手段的出现，如蛋白质工程，体外展示库，转基因动物模型，受体的过表达等，联合高通量测序，靶点验证，转化生物学等新的药效验证方法，打破了GPCR抗体药物研发的瓶颈，为该方向提供了更多可能性，未来发展趋势令人鼓舞。 参考文献 1.De Groof, T. W. M., V. Bobkov, R. Heukers and M. J. Smit (2019). "Nanobodies: New avenues for imaging, stabilizing and modulating GPCRs." Mol Cell Endocrinol 484: 15-24. 2. Hutchings, C. J. (2020). "Mini-review: antibody therapeutics targeting G protein-coupled receptors and ion channels." Antib Ther 3(4): 257-264. 3.Hutchings, C. J. (2020). "A review of antibody-based therapeutics targeting G protein-coupled receptors: an update." Expert Opin Biol Ther 20(8): 925-935. 4. Skiba, M. A. and A. C. Kruse (2021). "Autoantibodies as Endogenous Modulators of GPCR Signaling." Trends Pharmacol Sci 42(3): 135-150. 编辑人：刁明昆 |
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