清华大学药学院杜娟娟课题组提出“双表位交联策略”构建离子通道功能性抗体

　　

离子通道作为全球药物开发的第二大目标，全球批准的药物中有近18%通过离子通道获得疗效。然而，目前的治疗手段只涉及所有已知离子通道中的8%，表明治疗创新的巨大潜力尚未充分开发¹。

尽管小分子和多肽调节剂一直是离子通道药物开发的主要重点，但是由于在亚型选择性及免疫原性等方面的表现通常不尽人意，单克隆抗体（mAbs）作为一种有前途的替代方式，因其卓越的选择性而受到越来越多的关注²。然而许多离子通道抗体药物由于其暴露在细胞外的潜在结合表位有限，因此通常会产生亲和力较低或非功能性的单克隆抗体^3-4。所以，如何构建出离子通道的强效功能性抗体仍然是一项重大挑战。

Na_V1.7是一类新型镇痛疗法的潜在靶点，但目前的抗Na_V1.7抗体亲和力和效力都比较低。为了克服这一挑战，2024年10月25日，清华大学药学院杜娟娟课题组在Cell Reports Medicine期刊发表研究论文，通过“通道内双表位交联策略”针对电压门控钠通道Na_V1.7构建了强效且具有选择性的抗Na_V1.7抗体。

研究团队首先通过构建针对电压感应结构域II和IV（VSDII和VSDIV）的双特异性抗体，观察到了更强的Na_V1.7抑制活性。此外，研究团队还设计了小分子配体-抗体偶联物来特异性地靶向VSDII和VSDIV。在这两种形式中，连接子的长度是决定有效双表位交联的关键因素。其中一种小分子配体-抗体偶联物（1080-PEG7-ACDTB）显示出最高的抑制活性，半失活状态下的IC₅₀为0.06 ± 0.01 nM，对Na_V1.7的亲和力相比亲本抗体显著增加了两个数量级。此外，它展示出比亲本小分子配体更强的亚型选择性，针对其他Na_V通道的选择性超过1000倍（图1）。最后，研究人员深入研究了1080-PEG7-ACDTB对Na_V1.7门控动力学的影响及体内外表征，在不同小鼠模型中的镇痛效果。

这项研究为开发表达水平较低、胞外抗体表位有限的困难离子通道靶点的有效特异性抗体提供了一种新方法，有望推动离子通道药物开发领域的创新。

   

致谢

该研究的通讯作者为清华大学药学院杜娟娟副教授，第一作者为清华大学药学院博士生张亚宁（PTN项目）、丁燕超和曾子颜。清华大学X射线晶体平台和药学技术中心、颜宁教授、肖百龙教授及北京大学黄卓教授为该研究提供了极大帮助。该研究得到了国家自然科学基金（82373774）、清华大学主动科学研究计划、北京结构生物学高等创新中心和清华-北京生命科学联合中心（CLS）项目的资助。

     

参考文献

1. Santos, R., Ursu, O., Gaulton, A., Bento, A.P., Donadi, R.S., Bologa, C.G., Karlsson, A., Al-Lazikani, B., Hersey, A., Oprea, T.I., and Overington, J.P. (2017). A comprehensive map of molecular drug targets. Nat. Rev. Drug Discov. 16, 19-34. 10.1038/nrd.2016.230.

2. Wulff, H., Christophersen, P., Colussi, P., Chandy, K.G., and Yarov-Yarovoy, V. (2019). Antibodies and venom peptides: new modalities for ion channels. Nat Rev Drug Discov 18, 339-357. 10.1038/s41573-019-0013-8.

3. Koivisto, A.P., Belvisi, M.G., Gaudet, R., and Szallasi, A. (2022). Advances in TRP channel drug discovery: from target validation to clinical studies. Nature Reviews Drug Discovery 21, 41-59. 10.1038/s41573-021-00268-4.

4. Zhang, M., Ma, Y.M., Ye, X.L., Zhang, N., Pan, L., and Wang, B. (2023). TRP (transient receptor potential) ion channel family: structures, biological functions and therapeutic interventions for diseases. Signal Transduct Tar 8. ARTN 261

论文链接：     https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666379124005470?via%3Dihub=