基于结构设计的 δ 阿片受体部分激动剂：慢性疼痛治疗新希望

慢性疼痛和阿片类药物过量使用引发的危机，促使研究人员开展针对 δ 阿片受体（δOR）部分激动剂的研究。他们通过结构设计得到 C6-Quino，其在慢性疼痛模型中有效且无常见副作用。该研究为开发 δOR 靶向镇痛药提供了新策略1218。

　　在疼痛治疗的领域中，传统的基于 μ 阿片受体（μOR）激动作用的疼痛管理方法，虽然在治疗急性疼痛方面效果显著，但因其严重的副作用，如胃肠道功能受损、抗伤害性耐受、成瘾性以及可能致命的呼吸抑制等，引发了重大的公共健康危机。与此同时，开发能够安全利用人类多样化阿片系统（包括 κ 阿片受体（κOR）、δ 阿片受体（δOR）和 μOR）潜力的替代策略却困难重重。

δOR 因其独特的性质，成为了疼痛管理领域中备受瞩目的潜在靶点。在慢性疼痛状态下，δOR 的表达水平会上调；而且 δOR 激动剂没有 μOR 激动剂带来的大部分负面副作用；另外，它还对头痛和偏头痛有治疗效果。然而，第一代 δOR 激动剂，像 BW373U86、SNC80 和 SNC162 等，在高剂量时会引发惊厥，限制了它们在临床上的应用。后续开发的一些分子，如 ARM390 和 ADL5859 等，虽然避免了惊厥问题，但又出现了其他局限性，比如 ARM390 长期使用会产生镇痛耐受性，ADL5859 在针对膝骨关节炎的 2 期临床试验中未达到主要终点。还有 (±)-TAN67，由于其在其他靶点的多药理学特性和意外的脱靶效应，也难以成为理想的药物。因此，开发安全有效的 δOR 激动剂迫在眉睫。

为了解决这些问题，来自华盛顿大学医学院、南加州大学、佛罗里达大学等多个研究机构的研究人员开展了一项关于 δOR 部分激动剂的研究。他们通过基于结构的设计方法，成功开发出一种高度选择性的 δOR 部分激动剂 C6-Quino。相关研究成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员在开展此项研究时，主要运用了以下几种关键技术方法：首先是基于结构的药物设计技术，以已知的 δOR 拮抗剂纳曲吲哚（NTI）为起点，通过调整连接基团和极性头基，设计出一系列化合物；其次，使用了放射性配体结合试验、生物发光共振能量转移（BRET）试验等多种体外功能试验，来检测化合物与受体的结合能力以及对不同信号通路的激活效果；然后，运用冷冻电镜（cryo-EM）技术解析了 C5-Quino 和 C6-Quino 与 δOR 结合的复合物结构，直观地观察它们的相互作用模式；最后，通过体内动物实验，包括慢性缩窄性损伤（CCI）模型、完全弗氏佐剂（CFA）诱导的炎症性疼痛模型等，评估 C6-Quino 的镇痛效果和安全性。

下面来看具体的研究结果：

1. 开发选择性 δOR 双位点配体：研究人员从 NTI 的吲哚结构出发，通过改变连接基团和极性头基，设计合成了一系列化合物。经过筛选和优化，发现 C6-Quino 对 δOR 具有高度的选择性，在功能和结合亲和力试验中，它在 κOR 和 μOR 上均未显示出可检测的信号，且对其他相关受体如 NOP 也没有结合或活性。这表明通过对与正交结合位点相互作用的吲哚 - 喹啉修饰，成功实现了对 δOR 亚型的高选择性345。
2. 调节 δOR 配体的效能：研究发现，通过改变连接基团的长度，可以显著改变双位点配体的效能和效力。例如，C3 - Quino、C5 - Quino 和 C6 - Quino 在人 δOR 的 G_i1蛋白信号通路中表现出高效能，而 C7 - Quino 的效能则有所降低。在 β - arrestin1 和 β - arrestin2 招募试验中，随着连接基团长度的增加，C5 - Quino、C6 - Quino 和 C7 - Quino 的效力逐渐降低。综合考虑，C6 - Quino 具有较高的 δOR 选择性、合理的效力以及在两种 arrestin 亚型中较低的内在效能。在生理相关的内源性系统中，对大鼠腹侧被盖区（VTA）神经元进行全细胞电生理记录，结果表明 C6 - Quino 在体内维持了部分激动剂的活性678。
3. δOR 与双位点配体结合的 CryoEM 结构：研究人员解析了 C5 - Quino 和 C6 - Quino 与 δOR 结合的 cryo-EM 结构，分辨率分别为 2.6 ? 和 2.8 ?。结构显示，两种配体均占据了 δOR 的两个口袋，即正交配体口袋和变构钠口袋。C6 - Quino 与 deltorphin 虽然都对 δOR 具有高度选择性，但它们的结合位点存在差异。此外，通过对 δOR 与 C6 - Quino 相互作用的关键残基进行突变筛选，发现 Q105^2.60A 和 K214^5.39A 突变可显著增加 C6 - Quino 在 G_i1激活和 β - arrestin2 招募中的效力，而 V281^6.55A 突变则导致其活性丧失91011。
4. 与钠结合口袋残基的相互作用：C6 - Quino 的胍基延伸到钠结合口袋，导致口袋残基发生重排。C6 - Quino 与钠结合口袋中的 D95^2.50和 S135^3.39形成氢键，而 C5 - Quino 与这些残基的相互作用较弱。通过合成具有不同弹头的化合物进行研究，发现改变与钠结合口袋的相互作用模式会显著影响配体的效力和效能。例如，C6 - 尿素、C6 - quino - CH₂CH₂NH₂和全碳 C6 - quino - CH₂CH₃化合物的效力和效能均有所下降121314。
5. C6-Quino 的体内抗痛觉过敏作用及安全性：在小鼠体内实验中，C6 - Quino 在多种慢性疼痛模型中表现出显著的抗痛觉过敏作用。在 CCI 模型中，它呈剂量依赖性地抑制机械性异常疼痛，且皮下注射 30 mg/kg 时具有持久的抗痛觉过敏效果；在 CFA 诱导的外周痛觉过敏和硝酸甘油（NTG）诱导的头面部异常疼痛模型中，同样剂量的 C6 - Quino 也能有效缓解疼痛。此外，C6 - Quino 口服给药也具有活性，且其镇痛效果可被 δOR 选择性拮抗剂纳曲滨（NTB）显著拮抗，表明其作用主要通过 δOR 介导。在安全性方面，C6 - Quino 在最高镇痛剂量下不会引发小鼠惊厥，也不会导致运动过度或呼吸抑制，而吗啡则会出现这些不良反应151617。

综上所述，研究人员通过基于结构的设计方法，成功开发出 δOR 部分激动剂 C6 - Quino。它在多种慢性疼痛模型中展现出强大的镇痛效果，同时避免了传统 δOR 激动剂常见的不良反应，如惊厥、运动功能障碍和呼吸抑制等。这一研究成果为开发针对慢性疼痛的新型治疗药物提供了新的策略和方向。此外，研究中所采用的靶向钠结合口袋来调节信号活性的方法，不仅为开发更安全有效的镇痛药开辟了新途径，还有望应用于其他 A 类 G 蛋白偶联受体（GPCR）的信号调节优化，为相关疾病的治疗带来新的思路和方法。