G蛋白偶联受体固有活性为新药开发提供新思路

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G蛋白偶联受体（GPCR）是人体内最大的膜受体蛋白家族，是一类具有7个跨膜螺旋的跨膜蛋白受体，GPCR的结构特征和在信号传导中的重要作用决定了其可以作为很好的药物靶标。近来研究发现，大多数G蛋白偶联受体具有一个很重要的特性——固有活性，即在无激动剂条件，受体固有的维持激活并维持下游信号传导通路的活性。G蛋白偶联受体固有活性为新药开发提供了新的视点，反相激动剂开发、基因敲除/敲入治疗技术、固有激活受体技术是根据G蛋白偶联受体固有活性进行新药开发的三个重要方面。
■反相激动剂
在G蛋白偶联受体固有性活性中，激动剂可增加基础G蛋白及效应系统的活性，拮抗剂可对基础活性无效应，反相激动剂可降低G蛋白基础活性。相当多的G蛋白偶联受体具有反相激动剂。反相激动剂对于具固有活性的G蛋白偶联受体所造成的疾病有治疗价值，例如，KSHV-G蛋白偶联受体的反相激动剂可用于治疗卡波济肉瘤。但是，现有的反相激动剂蛋白质特性限制了它们的临床应用。
目前，具有固有活性的PTH-PTHrPR突变体的反相激动剂已经被鉴定出，这种化合物可能用来治疗干骺端软骨发育异常。反相激动剂对促甲状腺素受体(TSHR)和促黄体生成素受体(LHR)的作用可分别用来治疗甲状腺功能亢进症以及青春期早熟。与阻碍固有活性功能相比，反相激动剂在恢复正常的GPCRs的功能上更加重要。
■基因敲除/敲入技术
能导致疾病的GPCR突变体在另一方面也有治疗价值，在PTH/PTHrP基因敲除老鼠中，具固有活性PTH-PTHrPR的特定表达能拯救PTH/PTHrP缺陷的实验鼠。所以，有固有活性的GPCR突变体能弥补相应受体的激素缺陷。在基因表达上，具固有活性的GPCR突变体基因敲入是一种使内源性配体（如胰岛素）下调，从受体激活上直接考虑的很有前景的基因治疗方法。基于上述发现，具固有活性的GPCR突变体基因敲入不失为一种相应的激素替代治疗方法。这种替代治疗对于那种应用费用昂贵的激素，或激素给药吸收困难的患者更加有实际意义。基因载体技术的发展使这种治疗用于临床更加有可能。
■固有激活受体技术
因为G蛋白偶联受体是极具吸引力的药物治疗靶点，几十年来，世界各国的医药公司都倾注全力开发这类受体靶点。目前，几百种新鉴定出的G蛋白偶联受体为新药，特别是为中枢神经系统的新药开发提供了充足的机会，这些新鉴定的受体可成为21世纪新药开发的重点。
但是对于这些受体，研究者面临两大问题：一是如何鉴定特定疾病过程相关的所有G蛋白偶联受体类型，及区分不同G蛋白偶联受体亚型药理和信号传导的差异；二是如何找到通过立体结构分析设计选择性的G蛋白偶联受体调节因子的方法。为了解决这些问题，产生了新的鉴定小分子药物与G蛋白偶联受体作用的固有激活受体技术（CART）筛选方法，利用这种方法可以在不需要使用内源性配体的条件下筛选药物。
通过基因序列以及与内源性配体相互作用的能力已经发现了将近160种G蛋白偶联受体。为了找到这些潜在药物靶点的配体，需要鉴定出一大类的与特定疾病过程相关的G蛋白偶联受体，并分出各种G蛋白偶联受体亚型的药理和信号传导差异。而这种高通量筛选需要一种与没发现内源性配体的孤儿受体结合的小分子配体的技术，这种技术涉及用有固有活性的G蛋白偶联受体来鉴定几类药理分子，包括激动剂、反相激动剂和受体异构调节分子，而G蛋白偶联受体胞外所有跨膜环都是配体和药物作用区域。
这种技术可以实现内源性配体未知的受体信号通路的激活，在没有内源性配体结合的情况下，G蛋白偶联受体仍能固有激活二级信号反应通路。这种技术的关键是改变G蛋白偶联受体的遗传结构，导致受体产生稳定激活的状态。
利用这种方法，稳定激活的G蛋白偶联受体细胞模型还可用于筛选调节下游信号通路的小分子。筛选出这些小分子可进一步用作验证受体功能和与疾病关系的药理学工具，这些小分子最终还可能成为药物设计及新治疗方法开发的先导化合物。
CART筛选方法的好处在于：首先，它可模仿配体结合受体后启发的生物反应，而这种模仿可以在不知道内源性配体的情况下进行，这使得从基因序列鉴定到小分子筛出的药物开发过程加速。其次，非配体依赖的这种技术为G蛋白偶联受体的变构调节因子提供了开发平台。因为CART不需要使用天然配体，因而就没有候选药物一定要结合到配体结合部位的限制。除了配体结合部位，其他调控因子作用于受体其他变构部位对整个信号通路的影响都可检测到。
与由于自然突变引发的受体固有活性有关的人类疾病，包括视网膜炎、先天性夜盲（视紫红质突变）、家族性甲亢（TSH受体突变）、低血钙（钙受体突变）、软骨发育不良（副甲状腺受体突变）等。反相激动剂是治疗这类疾病的潜在药物，目前，有一些反相激动剂治疗药物正处于开发阶段。
表达有固有活性的β2肾上腺素受体的转基因老鼠表现出心血管变异，而这种变异只能用反相激动剂才能逆转。另外，近来Morisset等两种组胺H3受体异型表现出固有活性。用降低这种固有活性的药物处理后，研究人员发现，正常的啮齿类动物脑内H3受体具有固有活性，这种固有活性还控制组胺神经体外实验的神经活动。对μ-阿片受体、δ-阿片受体的研究均表明，它们均具有固有活性并具有相应的反相激动剂，激动剂处理诱导小鼠成瘾以后，根据这些受体固有活性的变化，筛选出相应的反相激动剂或具有μ-激动、δ-反相激动或者其他组合，并研究其相应的信号通路改变，具有重要意义。
目前的证据表明，反相激动剂可治疗由于受体过表达引起的高基础活性有活性而导致的疾病，随着CART等技术的成熟，对反相激动剂必然会有更广泛的研究，其前景广阔。