开发钾通道TASK-3首创选择性激动剂

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2019-11-21] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

山东拓普生物工程有限公司

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疼痛治疗迫切需要发现和确证新靶标。华东师范大学生命科学学院阳怀宇教授和四川大学华西医院麻醉转化医学国家地方联合工程中心蒋若天研究员等多个课题组合作，发表了题为Selective activation of TWIK-related acid-sensitive K+ 3 subunit–containing channels is analgesic in rodent models的研究论文，报道了首个TASK-3选择性激动剂CHET3，并基于该小分子系统地评估了TASK-3作为新靶标的潜力，发现激动TASK-3可以降低伤害性感觉神经元兴奋性，从而抑制多种疼痛，为开发非阿片类的新型镇痛药物提供了新思路。

研究团队首先预测了TASK-3通道中存在一个潜在药物结合口袋，并针对该口袋设计获得了TASK-3通道的变构激动剂CHET3。电生理实验显示CHET3对TASK-3具有高选择性。作者们应用生物理论计算结合氨基酸定点突变的实验方法，确立了CHET3与TASK-3的结合模型，并采用分子动态模拟方法进一步提出了CHET3激动TASK-3的分子机制。

紧接着，作者利用CHET3为工具，开展了TASK-3的靶标功能研究。在多个大小鼠急性和慢性痛模型中，CHET3表现出对冷、热和机械痛敏都有抑制作用，提示CHET3是能抗多种疼痛的先导化合物。

为进一步确证TASK-3的靶标成药性，必须回答“在动物水平中，CHET3是否靶向TASK-3产生镇痛”。为了解决这一重要的问题，作者从化学生物学和基因手段两方面进一步验证了CHET3的镇痛功能是通过作用于TASK-3通道实现的（on-target验证），排除其脱靶（off-target）可能性。首先采用化学生物学手段，研究团队设计合成了两个CHET3衍生物，一个阳性对照，在细胞水平依然激活TASK-3通道，另一个是阴性对照，在细胞水平对TASK-3无活性。在动物水平镇痛实验中，阳性对照化合物表现出优异的镇痛效果，而阴性对照化合物则完全没有镇痛活性。在基因策略方面，制备了TASK-3敲除（KO）小鼠，实验结果显示CHET3对KO鼠没有镇痛能力，且与野生型鼠相比，TASK-3 KO小鼠的痛阈更低。这些结果支持CHET3是通过作用于TASK-3发挥镇痛，从而确认TASK-3通道是镇痛新靶标确立了TASK-3关键性参与疼痛且TASK-3激动剂CHET3可抗疼痛后，作者展开了镇痛机制研究，确立了外周背根神经节（DRG）TASK-3阳性神经元是CHET3镇痛的作用靶标。利用RNAscope技术表征了TASK-3在DRG伤害性感受器中的特异性表达后，采用电生理和钙成像手段阐释了TASK-3介导的背景K+电流如何调控DRG伤害性感受器神经元的细胞兴奋性的作用机制。

除此之外，作者们还评估了CHET3潜在的毒副作用。目前结果提示CHET3系统给药后并没有引起大小鼠明显的心血管、运动或呼吸功能失常。