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抗GPCR的抗体发现:自身抗体

段思研 GPCR drug discovery 2024-04-21

自身抗体在健康人中经常被观察到,在部分人群中,它们导致了自身免疫性疾病的表现,如类风湿性关节炎或巴塞杜氏病。

据报道,超过2.5%的人口受到自身抗体驱动的自身免疫性疾病的影响。导致自身抗体诱导的病理的途径在不同的疾病中大不相同,而且针对同一抗原的自身抗体,根据目标表位的不同,可以产生不同的影响。
部分自身抗体介导的疾病,来源于10.3389/fimmu.2017.00603
    抗GPCR的自身抗体
G蛋白偶联受体GPCRs,是人体最大的一类细胞膜受体,在人体中有超过800个成员。目前,有超过100个GPCRs是被批准的小分子药物的靶标,使该家族成为最成功的药物目标类别之一。然而,靶向GPCR的抗体开发依然具有相当的难度。

因为大多数GPCRs来说,他们缺乏较大的膜外结构域,细胞膜外柔性的非结构区域,使得开发靶向膜外结构域的功能性抗体仍然具有很大的挑战性。即便如此,靶向GPCR的自身抗体研究已经发展了超过40年。
抗GPCR的自身抗体又称为内源性自我抗原反应抗体,最早的相关报道来源于1980年,研究人员从过敏性鼻炎和哮喘病人血清中分离获得的抗β2AR 的自身抗体。
来源于   doi:10.1126/science.61534
此后,大量抗GPCR与疾病相关的自身抗体被研究报道,包括肾上腺素、毒蕈碱、血管紧张素和代谢型谷氨酸家族的成员等。
靶向GPCR的自身抗体在大量的病人中被检测到,来源于 https://doi.org/10.1016/j.tips.2020.11.013
例如,CCR5(C-C趋化因子受体5)是一种存在于细胞表面的化学受体,它在人体免疫系统中发挥重要的作用。在HIV(人类免疫缺陷病毒)感染和发展过程中,CCR5在病毒进入和定居宿主细胞方面发挥关键作用。从HIV阳性病人中分离获得的靶向CCR5趋化因子受体的天然自身抗体,不仅能够有效抑制抑制内源性趋化因子配体与受体的结合,而且阻止HIV病毒进入,中和病毒感染。
抗CCR5 Ig对CCR5依赖性HIV感染P4-CCR5细胞的影响,来源于   doi:10.4049/jimmunol.164.6.3426
又如,β1AR(β1肾上腺素能受体)是一种存在于心脏细胞表面的肾上腺素能受体。在心脏疾病中,β1AR在调节心脏功能和适应性方面起着重要作用,β1AR的过度激活或异常信号传导可能导致心脏疾病的发展。部分靶向β1AR的自身抗体在心肌病患者中被证实具有心脏毒性,另外健康小鼠暴露于β1AR的自身抗体也会诱发心脏损伤。
抗β1AR IgG 对β1AR受体具有激活效果,并诱导心肌病变,来源于doi: 10.1172/JCI20149
又如,MC4R(Melanocortin 4 receptor)是一种存在于中枢神经系统中的受体,主要涉及食欲调节、能量代谢调节和行为调节。功能缺陷或突变的MC4R可能导致食欲增加、能量代谢紊乱和行为异常,进而增加肥胖的风险。研究人员从上百个肥胖病人的血清中分离获得,特意性靶向MC4R的自身抗体,因为该抗体作为反向激动剂起着抑制受体活性的作用,能够增加食欲,促进肥胖的发生。
抗MC4R IgG 对MC4R受体的激活具有拮抗效果,增加食物摄入,促进肥胖,来源于doi: 10.1210/jc.2008-1749
    自身抗体开发的挑战和机会
尽管人们对抗GPCR自身抗体生物学的发展越来越感兴趣,但仍有一些挑战有待克服,它们代表了扩大这一研究领域的独特机会。
抗GPCR 自身抗体的研究方法,来源于10.1016/j.autrev.2023.103310
抗GPCR自身抗体与GPCR细胞外区域的作用机制,拮抗/激动活性或别构调控机制,从生化和结构生物学的角度阐述自身抗体如何调节/阻断其天然配体的作用。
由于自身免疫性疾病在外观上是高度复杂和多元的,它们通常影响选择性的或多个器官系统,有时影响整个身体(系统性自身免疫性疾病,如SSc),或只影响身体各部分区域(器官特异性自身免疫性疾病,如1型糖尿病)。因此,需要克服的一个挑战是确定抗GPCR自身抗体是如何导致系统性与器官特异性自身免疫性疾病的特征。
考虑到GPCRs与人类生理学和病理生理学的相关性,另一个需要解决的基本问题是在调查抗GPCR自身抗体的不同研究小组中实现血清学测试的标准化。
由于抗GPCR自身抗体水平,根据其特异性,有几个混杂因素,如年龄、性别、吸烟状况、合并疾病或BMI,确定HCs的自身抗体水平是具有挑战性的。
最后,开发一套集成的系统方法,并确定健康人和疾病状况中的抗GPCR自身抗体的预期水平和其临床疾病作用机制。
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