研究人员利用细胞外囊泡快速识别高特异性DNA适配体，以靶向药物开发中的G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体(GPCRs)是人体中表达最丰富的蛋白质，调节从疼痛感知到激素信号传导等多种生理过程。由于它们在健康和疾病中的核心作用，GPCRs是大多数在研新药的靶点。尽管GPCRs非常重要，但发现能以高亲和力和特异性结合GPCRs的药物候选物仍然是一个重大挑战，这延缓了更安全治疗药物的开发。
一种有希望的常规药物替代方案是使用DNA适配体（可折叠成独特3D结构的短单链DNA），它们能够识别特定的分子靶点。虽然这带来了希望，但适配体开发技术（如细胞-指数富集配体系统进化法(Cell-SELEX)）通常难以产生针对GPCRs等复杂膜蛋白的候选物。
为解决这一挑战，由日本富山大学（University of Toyama）工程学院的Toshihide Tabata教授领导的研究团队，以及富山大学工程系和筑波大学（University of Tsukuba）健康与运动科学研究所的Mitsushi J. Ikemoto博士、日本顺天堂大学医学院（Juntendo University School of Medicine）药理学系的Yuji Kamikubo副教授和富山大学药学系的Daisuke Uta副教授，开发了一种新的适配体选择策略，称为细胞外囊泡(EV)-SELEX。该研究将于2026年7月7日发表在《通讯生物学》(Communications Biology)杂志上。
Tabata教授表示："作为神经科学家，在研究GPCR介导的突触可塑性时，我们注意到可用于药理学操控神经元GPCRs的实验工具非常有限。这促使我们创建新的高效药物开发工具。"
与传统的Cell-SELEX方法不同，EV-SELEX利用了一种自然的细胞过程，即激活的GPCRs被内化并包装到EVs中。当配体与GPCR结合时，激活的受体连同配体一起通过内吞作用被内化到细胞中。这些受体被包装到EVs中，然后释放到细胞外空间。研究人员可以通过收集细胞周围的培养基来获取受体结合的配体。这最大限度地减少了无关膜蛋白的干扰，并能够高效选择识别生物学相关受体构象的DNA适配体。
研究人员使用这种方法识别出Dapt-μR，这是一种能以高特异性结合μ-阿片受体(MOR)的DNA适配体。有趣的是，该适配体不仅识别受体，还能激活它。在培养细胞中测试时，Dapt-μR抑制了环磷酸腺苷的积累，这是MOR激活的标志。该效应被MOR拮抗剂纳洛酮阻断，这证实了反应是通过MOR特异性介导的。
研究团队进一步在神经元和动物模型中评估了该适配体的生物活性。在神经元模型中，Dapt-μR减少了钙离子流入，这与MOR信号传导一致。在小鼠中，Dapt-μR通过鞘内给药产生了镇痛效果。这些发现表明，DNA适配体可以作为药物样分子发挥作用，触发与已建立的阿片受体激动剂相当的药理反应。
此外，研究人员还将EV-SELEX与改进的Cell-SELEX方案进行了比较，发现基于EV的方法能够在比传统方法更少的选择周期内选择出高亲和力、有效的适配体。这种效率的提高表明，EV-SELEX可以显著减少开发GPCRs治疗候选物所需的时间和精力。
除了开发一种有前景的靶向阿片受体的适配体外，该研究还确立了EV-SELEX作为一种多功能平台，可应用于涉及神经疾病、慢性疼痛、代谢疾病、心血管疾病和癌症的多种GPCRs的药物发现。除了治疗应用外，该技术还可以为研究GPCRs生成高度选择性的分子工具。
Tabata教授总结道："我们的新技术EV-SELEX可以在非常短的时间内完成药物开发。它可能帮助制药公司高效开发针对最重要药物靶点GPCRs的治疗和/或实验药物。这一技术革命将大大促进生物医学科学的发展。"
来源：富山大学
Ikemoto MJ, Kamikubo Y, Uta D, Kirinoki K, Kiriyama M, Miyajima T, Sakairi H, Kano M, Sakurai T, Tabata T. (2026) Efficient and specific selection of high-affinity DNA aptamers targeting μ-opioid receptor via functional extracellular vesicles. Communications Biology 9:861.
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