达吉特回顾了GPCR的研究历史和药物发现，对GPCR相关研究面临的挑战以及未来研究的前景趋势和创新策略进行了综述和展望。

GPCR拥有由7个跨膜α螺旋组成的保守结构，它们能与异源三聚体G蛋白、GPCR激酶以及β-抑制蛋白相互作用，通过第二信使和其他细胞内信号通路来促进下游信号传导（图2）。GPCR根据氨基酸序列和功能的相似性可分为A类（视紫红质）、B类（促胰液素和粘附类）、C类（谷氨酸）和F类（卷曲蛋白）亚家族。在826种GPCR中，大约350种非嗅觉受体成员被认为是可成药的，其中165种已被确认为药物靶点。

由于其广泛参与多种生理和病理过程，GPCR一直以来都是药物研发的重要靶点，并被广泛用于各种治疗领域。目前，约34%的已上市药物与GPCR功能相关。研究显示，当前有516种获批药物针对GPCR，占所有批准药物的36%。这些药物作用于121个GPCR靶点，占全部362种非感官GPCR的33%^[1]。此外，有133种GPCR正处于临床试验研究阶段，其中103种已有获批药物靶向，30种尚无获批药物，这些未被充分开发的GPCR具有广泛的治疗潜力（图3）。然而，即使针对已知靶点，也可采用新的策略，例如改变作用方式、选用变构调节剂等。

图3  基于GPCR结构和功能的靶向药物开发

目前正在进行临床试验的大多数靶向GPCR的药物仍然是小分子药物，但在早期试验阶段，多肽、单克隆抗体、其他重组蛋白以及其他类型药物的占比在逐渐增加，这说明了GPCR的靶向药物类型并不局限，具有广阔的研究空间（图4）。

传统中药与天然产物在当今药物研发中的潜力正在被逐步揭示，其多样化的化学结构和多靶点调控特性为现代药物开发提供了独特资源。在过去的二十年中，约有30%的新药来源于自然物质，其中相当一部分与中药材和天然产物密切相关。截至2023年，超过600种天然产物已被证实能够直接或间接调节GPCR活性^[2]。例如，从麻黄植物物种中分离出来的麻黄碱和伪麻黄碱已被证实能够靶向α1/β2肾上腺素受体，用于哮喘和低血压的相关治疗。天然产物在GPCR药物研发中展现出“天然构象适配性”和“多靶点协同”的独特优势，尤其在代谢、神经和免疫疾病领域潜力巨大。随着技术的不断进步和革新，未来有望从中医药宝库中挖掘出更多GPCR靶向药物（图5）。

分泌型蛋白（如趋化因子、激素、细胞因子）与GPCR的相互作用是介导细胞间通讯的关键机制。其动态调控网络不仅维持着生理稳态，还与癌症、代谢性疾病等重大疾病的发生发展密切相关。近年来，相关研究在解析其互作机制方面取得了显著进展：一些趋化因子通过结合特定GPCR受体，激活下游信号通路，从而调控细胞的趋化性、存活和功能状态，在炎症、癌症转移、自身免疫病及感染性疾病的发生发展中发挥重要作用。如趋化因子CXCL12与其受体CXCR4结合后，通过激活PI3K/AKT和ERK信号通路，诱导肿瘤细胞的定向迁移和存活（图6）。针对这一相互作用，CXCR4拮抗剂AMD3100可阻断CXCL12/CXCR4信号，抑制肿瘤转移并动员造血干细胞释放，已获批用于多发性骨髓瘤治疗。分泌型蛋白与GPCR的互作网络的研究正推动精准干预病理互作的新型疗法发展，尤其在肿瘤免疫治疗和神经精神疾病干预等领域展现出巨大潜力。

GPCR相关的信号传递具有高度动态性和复杂性，同时受到多种调控机制影响。当配体（如激素、神经递质）结合GPCR后，激活的G蛋白亚基（Gα或Gβγ）可直接或间接通过多层级信号网络调控钙离子通道活性，进而介导细胞内钙信号动态平衡。例如，Gβγ亚基直接结合N型钙通道（Cav2.2）的α1亚基直接结合，介导电压依赖性抑制，从而减少神经末梢递质释放，而这一机制在阿片类药物的镇痛作用中至关重要（图7）。GPCR与钙离子通道相互配合，感知并整合一系列复杂的输入信号，从而发挥调控钙内流、影响细胞兴奋性及基因表达等生理调节功能。这种精细的调控网络既是细胞适应环境变化的基础，也为靶向钙信号异常的疾病（如神经痛、心律失常）提供了干预策略。

近年来，GPCR抗体药物的研发格局已显著拓展，涵盖了各种创新方法和联合疗法，以提高治疗效果。全球研发管线中项目数量的不断增加，再加上过去十年中GPCR抗体成功进入临床实验阶段，突显了单克隆抗体作为靶向GPCR药物的可行性和重要性。已有研究报道，超过200个GPCR靶点在临床研究中显示出特异性抗体开发的可行性，涵盖多疾病领域，如肿瘤、代谢疾病、炎症、呼吸道疾病、感染性疾病等（图8）。截至目前，已有两种上市药物Erenumab（靶向CGRP）和Mogamulizumab（靶向CCR4），分别用于预防偏头痛和T细胞淋巴瘤，证明了GPCR抗体在神经系统疾病和肿瘤免疫治疗中的作用潜力。当前，GPCR抗体药物研发仍处于探索与突破并存的时期。随着全球科学家们对GPCR研究的持续深入以及全球医疗需求的不断增长，GPCR抗体药物的发展有望在未来取得更多进展。

图8  针对GPCR的抗体药物研究

肠道菌群作为机体的“第二基因组”，在调控宿主代谢、免疫及神经功能中的核心作用备受关注，而其与宿主细胞间复杂的“跨界交流”机制仍是生命科学领域的前沿热点。越来越多的证据表明，肠道菌群在宿主能量代谢与免疫调节中发挥着关键作用，其机制不仅涉及代谢产物（如短链脂肪酸、次级胆汁酸）的调控，还与GPCR家族成员之间形成了广泛的分子交互网络。已有研究证实，多种肠道微生物能够合成激活GPCR的代谢物^[3]。此外，肠道菌群衍生的GPCR配体还可以通过“菌群-宿主”或者“菌群-代谢物-宿主”轴，调控宿主局部或系统的生理活动（图9）。因此，肠道菌群代谢物是一个潜在且丰富的GPCR配体库。“肠道菌群代谢物-GPCR-宿主表型”轴不仅揭示了微生物群影响生理病理的新范式，也为靶向GPCR的疾病干预开辟了全新的研究视角和策略。

图9  人体肠道菌群代谢物可激活多种GPCR

细菌感染对人类健康的威胁不仅源于其致病性，更与其突破宿主防御屏障的复杂机制密切相关。近年来，越来越多的研究发现，GPCR是一个潜在的病原微生物侵袭途径。现有证据表明，革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌病原体，如脑膜炎奈瑟菌和肺炎链球菌，能够通过GPCR家族成员（如β2肾上腺素能受体和血小板活化因子受体）穿透人类上皮细胞（图10）。还有研究证实，最常见的革兰氏阳性菌之一无乳链球菌（又称B族链球菌或GBS），能够以GPCR家族成员CysLTR1作为受体，穿透人类血脑屏障，引发新生儿脑膜炎^[4]。病原微生物对GPCR功能和信号传导的操控可能成为突破宿主防线的“钥匙”，聚焦于“细菌-宿主GPCR-免疫微环境”的深入调控机制能够为靶向GPCR的抗感染药物研发以及神经免疫疾病治疗提供新的策略。

然而，GPCR家族蛋白因其独特的结构和功能特性，在其表达与纯化过程中通常面临多重挑战。GPCR具有高度疏水的7次跨膜结构域，其功能活性依赖于特定构象，纯化时需使用去垢剂将其从膜中溶解并维持其稳定性，但去垢剂的使用极可能破坏GPCR跨膜结构域的完整性。此外，在异源表达系统（如大肠杆菌、昆虫细胞或哺乳动物细胞）中可能由于内源性受体干扰、宿主细胞膜成分不兼容而发生错误折叠或聚集，导致表达效率低下甚至蛋白失活。这些因素共同导致GPCR的表达纯化成为药理学研究和药物开发中的重大技术瓶颈。

| 开启GPCR靶点研究新纪元：达吉特推出GPCR研究新策略

针对GPCR研究的难点问题，达吉特推出了创新性的GPCR膜蛋白芯片技术，为GPCR膜蛋白的研究带来破局之策。GPCR膜蛋白芯片采用独特的技术体系进行膜蛋白的转载与表达，避免了细胞系表达的内源性蛋白质干扰，保留了GPCR等膜蛋白的天然构象与生物学活性。将带有生物素标记的小分子与GPCR膜蛋白芯片共同孵育，再引入带有CY3或CY5荧光的链霉亲和素，通过检测芯片上的荧光信号，即可确定小分子的直接结合膜蛋白。目前，该芯片上已经包含428种膜蛋白，其中GPCR蛋白292种占据非嗅觉GPCR全种类的78%。此外，GPCR膜蛋白芯片还覆盖了多种RTK激酶和难表达膜蛋白（如CD36、CD37等），可以满足多种基于膜蛋白的靶点研究需求（图11）。

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达吉特深耕于小分子靶点筛选领域多年，因为专注所以专业。针对小分子靶点研究，无论是天然化合物还是体内代谢物，达吉特均有合适的筛靶方案提供。截止目前，达吉特已经帮助中国科研工作者在种类多样的小分子靶点筛选工作中取得重要突破，相关研究成果多次出现在STTT、Mol Cancer、Circ Res、J. Hepatol、Nat Commun、PNAS、APSB等国际著名学术期刊上。筛靶就找达吉特也逐步成为业界共识。

达吉特针对于中药及小分子药物研究，建立了一套完整的技术服务体系：

1）中药/复方的有效成分高精度鉴定；

2）中药有效成分与代谢物组织空间分布

3）小分子化合物批量标记（生物素/炔基/荧光）

4）小分子钓靶（标记法）：20K人类蛋白组芯片/ ABPP

5）小分子钓靶（非标记法）：DARTS /Lip-MS/ CETSA

6）膜蛋白靶点筛选技术：SPIDER / MPA/GPCR膜蛋白芯片

7）药物调控通路筛选：磷酸化抗体芯片/磷酸化蛋白组

8）SPR表面等离子共振（分子动力学）

9）药-靶结合位点分析（高分辨质谱/分子对接）

10) PET-CT与药物分布小动物活体成像

11）天然产物化合物库筛选