抗原门控GPCR工程化受体（PAGERs）的模块化设计实现细胞信号通路的精准编程

编辑推荐：为解决合成受体对可溶性抗原响应不足及信号通路调控单一的问题，Kalogriopoulos团队开发了可编程抗原门控GPCR工程化受体（PAGERs）。该技术通过纳米抗体-抗原结合触发GPCR信号级联，实现了从转录调控到G蛋白亚型特异性激活的多维度控制，为癌症免疫治疗和神经科学研究提供了模块化工具包。

　　

在生命科学领域，精确控制细胞行为一直是研究者追逐的圣杯。从1979年Francis Crick提出光遗传学构想，到2005年光敏离子通道Channelrhodopsin的首次应用，科学家们逐步实现了用光操控神经活动的梦想。然而，化学遗传学技术其实更早崭露头角——1991年Strader团队通过改造β肾上腺素受体（β-AR）的配体结合口袋，开创了受体工程化改造的先河。这些技术虽然强大，却始终面临两大瓶颈：一是传统合成受体（如CAR-T细胞疗法中的嵌合抗原受体）难以识别可溶性抗原，二是现有系统缺乏同时调控多种信号通路的灵活性。

针对这些挑战，美国北卡罗来纳大学的研究团队在《Nature》发表突破性成果后，进一步在《Cell Research》阐述了其开发的革命性技术——可编程抗原门控工程化受体（PAGERs）。这项研究巧妙融合了纳米抗体识别系统与GPCR信号转导模块，创建出能响应可溶性抗原、且可定制下游信号通路的通用型受体平台。

研究团队主要运用了四项核心技术：基于κ阿片受体DREADD（KORD）的定向进化改造、特异性蛋白关联转录报告（SPARK）系统、GCaMP6s钙离子成像技术，以及circGFP构象传感器。实验样本包括原代培养的CA1神经元和T细胞系。

【PAGER的模块化设计】
研究以KORD-DREADD为骨架，将抗GFP纳米抗体LaG17与肽段拮抗剂Arodyn融合形成自抑制结构。抗原结合后解除抑制，暴露出GPCR正构结合口袋。这种设计首次实现了可溶性抗原（如GFP、mCherry）触发的受体激活，突破了传统CAR受体仅能识别膜结合抗原的限制。

【多信号通路编程】
通过替换胞内结构域，团队构建了G_q、G_s、G_i和G₁₂亚型特异性PAGER变体（PAGER_G系列）。在神经元中，抗mCherry PAGER_Gi经AAV递送后，可显著抑制CA1区电活动；在T细胞中，该受体仅在mCherry存在时诱导DCZ依赖的趋化反应，证实了信号通路的精确编程能力。

【实时构象监测】
创新的PAGER_FL版本在hM4Di DREADD骨架中插入circGFP，当mCherry置换MT3毒素后，DCZ结合引发的构象变化使荧光强度改变达210%，首次实现GPCR激活过程的实时光学监测。该系统成功拓展至TNF-α和VEGF等治疗靶点。

【治疗潜力验证】
在功能实验中，IFNγ依赖性PAGER成功诱导M1型巨噬细胞分化和肿瘤细胞死亡，其模块化设计（抗原识别-跨膜传递-效应输出）与CAR-T疗法异曲同工，但开发周期从数月缩短至数周。

这项研究标志着合成生物学与受体工程学的重大突破。PAGER技术不仅解决了可溶性抗原检测的难题，其"即插即用"的特性更使单个平台可适配不同纳米抗体-G蛋白组合。未来通过优化LOV结构域光控需求、开发β-arrestin偏向性变体，该技术有望在神经环路解析、免疫治疗和药物筛选中发挥更大价值。正如研究者所言，随着纳米抗体库的扩充，PAGER或将成为解码复杂细胞信号网络的"万能钥匙"。