梁长玉报道 G蛋白偶联受体（G-protein coupled receptor，GPCR）是人体内最大的多次跨膜受体蛋白家族，编码约800个成员。GPCR是重要药物靶点，与中枢神经系统疾病、心脏病、糖尿病、癌症等众多疾病的药物研发密不可分。
据不完全统计，FDA已批准靶向GPCR的药物475种，占上市药物的34%。在约800个GPCR中，已成药靶点仅有134个，占比不到17%。显示出靶向GPRC药物研发的巨大潜力。
2023年6月，沃臻生物-国际膜蛋白新锐技术公司，发布了突破性的MegaR技术。该技术能够系统性地获得小分子量GPCR、以及GPCR与配体/药物的高分辨率电镜结构。与分子动力学/AI结合，可以大大提升包括靶向GPCR的抗体和小分子化合物药物研发的成功率，并缩短研发周期。利用MegaR技术，沃臻生物在国际上率先获得了热门药物靶点CCR8和GPRC5D的三维原子结构。
新明星靶点CCR8和GPRC5D的三维原子结构和药物研发
近年来，肿瘤免疫疗法取得革命性突破。研究表明，在肿瘤微环境中，调节性T细胞(Treg)中有高度富集和特异性的CCR8表达。通过靶向CCR8抑制Treg活性或者去除Treg细胞，有可能是增强肿瘤微环境中免疫细胞杀伤力的途径。目前，众多生物技术公司和药企积极开发靶向CCR8的抗体和小分子药物。其中，很多药企密切关注CCR8的结构生物学进展，希望利用结构信息在靶向CCR8的药物竞赛中占据先机。但是，CCR8的小分子量和表达难题成为解析其三维结构的瓶颈。
“我们利用MegaR技术，在不破坏CCR8的跨膜螺旋和胞外区天然构象的情况下，获得了3.24Å分辨率的CCR8的冷冻电镜结构”。沃臻生物创始人廖军博士表示，这对精准设计靶向CCR8的小分子或抗体药物提供独特的价值，从而助力相关企业取得突破性的进展。
通过MegaR技术获得的CCR8冷冻电镜结构 来源：沃臻生物
孤儿受体GPRC5D正在成为治疗多发性骨髓瘤的新兴热门靶点。目前，已有双抗、ADC、CAR-T细胞、CAR-NK细胞等多种治疗方式靶向GPRC5D。沃臻生物凭借MegaR技术的强大优势，在国际上率先获得了GPRC5D的冷冻电镜结构。
MegaR技术是GPCR药物研发的利器
数百个具有重要药物开发潜力的GPCR分子量在~37-50 kD范围，例如占据80%的GPCR的rhodopsin-like家族。这些小分子量GPCR自身难以通过冷冻电镜获得高分辨率结构。学术界和工业界惯用做法是利用GPCR与激动剂结合，促使这些GPCR靶点处于激动状态，从而能够与下游信号通路的G蛋白形成复合物。然后利用冷冻电镜获得复合物结构来研究激动剂。但问题是，接近50%的GPCR药物是拮抗剂或者反向激动剂。这种情况下，GPCR无法与G蛋白形成复合物，从而无法获得GPCR与拮抗剂或者反向激动剂的复合物结构。这阻碍了相关药物的开发。”廖军说。
据介绍，MegaR技术无需使GPCR处于激动状态，有效解决了GPCR与拮抗剂或者反向激动剂复合物的高分辨率冷冻电镜结构分析难题，加速了这些药物的研发。
MegaR技术通过基因工程技术在GPCR上融合长度仅约30个氨基酸残基的标签，再通过这个标签与其它蛋白形成大分子量的复合物。这种方式最大限度地减少了工程化改造对GPCR天然构象的影响。
与其他技术和方法相比，MegaR技术最大的优势是融合标签不改变GPCR跨膜螺旋和胞外区的天然构象，并比野生型GPCR具有更好的稳定性。目前，沃臻生物已利用MegaR技术成功解析了A、B、C多个亚家族的GPCR与拮抗剂或者反向激动剂的复合物结构。MegaR技术改造后的GPCR也可以与激动剂结合，从而对于不能有效形成GPCR-G蛋白复合物的激动状态的GPCR结构研究也有帮助。
MegaR技术在GPCR药物研发中具有下列多重优势：1，许多表达困难的GPCR（如CCR8）经过改造后，可以在哺乳动物细胞中被稳定地表达；2，改造后的GPCR稳定性提高，在纯化过程中不容易被酶切降解；3，在电镜样本制备时，不需要对形成GPCR-拮抗剂/反向激动剂复合物的纯化条件和优化条件进行大量的摸索。这些不但降低了GPCR-配体/药物的制备成本，也提高了电镜结构解析的效率；4，纯化的特定GPCR蛋白不但适用于筛选小分子化合物库，而且是免疫动物的优质抗原。
总之，生物技术公司和药企将受惠于沃臻生物的MegaR技术平台，在GPCR小分子和抗体药物早期研发过程中降本增效，在创先争优的竞赛中脱颖而出。
