上科大發ACS：親和質譜從草藥中篩選抑制食欲活性組分

   2020年2月26日，上海科技大學iHuman研究所、生命科學與技術學院的水雯箐課題組在ACS Central Science（2018影響因子：12.837）上發表文章，使用GPCR配體篩選親和質譜技術，從傳統草本植物中發現靶向藥物受體的新型激動劑，預期或與FDA批準上市減肥藥氯色卡林有類似功效。

　　G蛋白偶聯受體（GPCR）是人體內最大的膜蛋白超家族，也是成藥性最高的藥物靶標。五羥色胺2C（5-HT2C）受體屬于A類GPCR，主要分布于中樞神經系統，對情緒、食欲、記憶、認知和能量代謝等都具有重要調控作用。近年來研究發現，5-HT2C受體可作為治療肥胖、癲癇、精神分裂癥和藥物成癮等的潛在藥物靶標。美國FDA批準上市的減肥藥氯色卡林正是該受體的選擇性激動劑，它通過增加飽腹感及降低食欲來發揮減肥效應。然而，由于5-HT受體家族結合配體的區域非常保守，使得針對5-HT2C受體的藥物研發面臨極大挑戰。

　　天然產物的結構類型豐富多樣，生物活性廣泛，是藥物研發中先導化合物和候選藥物的重要來源。然而，天然產物單體的分離鑒定冗雜重復，周期長，成本高；活性篩選和功能評價取決于單體純度和含量這些因素限制了天然產物的藥用開發。

　　為了突破傳統研究方法的局限，上海科技大學iHuman研究所、生命科學與技術學院的水雯箐課題組基于前期發展的GPCR配體篩選親和質譜技術（Chemical Science 2018, Analytical Chemistry 2019），結合代謝組學分析和藥理評價實驗，從傳統草本植物粗提物中發現了靶向5-HT2C受體的新型選擇性偏向性激動劑Asimilobine（1857）。2020年2月26日，該研究成果以“A Novel G Protein-Biased and Subtype-Selective Agonist for a G protein-Coupled Receptor Discovered from Screening Herbal Extracts”為題發表于ACS Central Science雜志上（圖1）。

圖1 論文作為該期刊物的補充封面設計

　　研究人員首先對15種草本提取物進行了5-HT2A/2B/2C三種受體的細胞活性篩選，選擇了防己（Stephania tetrandra）、馬兜鈴（Aristolochia debilis）和吳茱萸（Tetradium ruticarpum）三種活性最好的中藥提取物開展后繼的親和質譜分析。在該實驗中，研究人員利用非靶向代謝組學方法快速鑒定出馬兜鈴和吳茱萸中的主要活性成分為五羥色胺（5-HT）及其類似物5-MeO-DMT，因而立即排除了這兩種草本；在防己提取物中，研究人員鑒定到一類新骨架配體阿樸菲生物堿，爾后基于質譜篩選數據定向分離和鑒定出5-HT2C受體的新型選擇性激動劑1857（圖2）。藥理學研究顯示，該化合物特異性激活5-HT2C受體，而對5-HT家族中同源性很高的5-HT2A和5-HT2B受體沒有激動活性；同時它能偏向性地激活Gq蛋白下游信號通路而不影響-arrestin招募通路。隨后的分子對接和定點突變實驗揭示了1857與5-HT2C受體的結合模式。研究者進一步在急性、慢性實驗動物模型上發現1857通過抑制小鼠進食來降低體重，其體內藥效與減肥藥氯色卡林相似。

圖2 基于親和質譜技術的GPCR配體篩選流程

　　本研究將親和質譜篩選與多學科技術交叉融合，從天然草本粗提物中快速發現活性新穎的GPCR調節劑。該技術在篩選階段無需分離天然產物單體，顯著提高了實驗效率，為新型GPCR配體的發現提供強有力的研究工具。選擇性激動劑1857是首次報道的只通過偶聯Gq信號通路激活5-HT2C受體的阿樸菲生物堿，為靶向該受體的藥物設計提供了新的分子模板。

　　上海科技大學iHuman研究所博士后張冰潔和助理研究員趙思蒙為論文的共同第一作者，iHuman研究所、生命科學與技術學院水雯箐研究員，中國科學院上海藥物研究所王明偉研究員與iHuman研究所鐘桂生研究員為論文的共同通訊作者，上海科技大學為第一完成單位。該項目得到了上海科技大學科研啟動基金、科技部重大專項和國家自然科學基金等資助。