然而，近二十年來，所有針對哮喘治療的靶向趨化因子受體的小分子藥物開發(fā)，在臨床II期實驗中均告失敗。根據(jù)這一現(xiàn)實，結合團隊近十五年對另一趨化因子受體CCR3的研究經驗與教訓，沈華浩說：“從發(fā)病機制看，趨化因子受體CCR1及其配體在哮喘發(fā)病中起著關鍵作用，但一直沒有成功研發(fā)出藥物，因此我們下定決心要在CCR1的結構藥理學方向進行探索，尋找藥物開發(fā)失敗的關鍵因素?！?/p>

“我們明明已經知道了CCR1受體的激活在炎癥中的關鍵作用，為什么卻不能完全抑制它？關鍵還在于沒有摸透它的內在機制，所以不能進行精準調控。”應頌敏說，團隊希望能夠深度解析受體與配體相互作用模式信息，以揭開這個謎團。

趨化因子受體CCR1屬于A類G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）。而GPCR是人體中最大的細胞跨膜信號轉導受體和最重要的藥物靶標。張巖教授課題組長期從事GPCR信號轉導和結構藥理研究，發(fā)展并奠定了基于冷凍電鏡的GPCR結構藥理學，在GPCR結構藥理學領域取得了具有國際影響力的系統(tǒng)性成果。

于是，沈華浩、應頌敏團隊與張巖團隊強強聯(lián)合，經歷技術攻關，利用冷凍電鏡技術首次成功解析了CCR1在不同長度的CCL15配體作用下的G蛋白復合物高分辨率結構。

團隊研究發(fā)現(xiàn)，炎癥狀態(tài)下，人體內金屬酶的分泌增加，它就像一把鋒利的刀，可以把CCL15配體切割成不同長度的三種亞型：CCL15^L、CCL15^M?和CCL15^S（圖1）。而這三類因子，就會導向不同的信號通道，好比它們同樣接到了去遛彎的指令，但最后有的去了東大街，有的去了西廣場。

圖1. 趨化因子CCL15的三種亞型

那為什么會產生這樣的差異呢？這時候，一個關鍵角色出場了。

高分辨率的電鏡密度顯示，位于CCR1正構結合口袋底部的Tyr291^7.43氨基酸側鏈在不同配體作用下會表現(xiàn)為截然不同的構象。突變該氨基酸后，CCL15的偏向性信號轉導特性幾乎完全消失，這就提示Tyr291^7.43是介導CCL15對CCR1的偏向性激活的關鍵氨基酸位點。結合基于結構的功能研究和計算機模擬結果，研究首次闡述了Tyr291^7.43?在GPCR的配體識別和信號轉導中的關鍵作用（圖2）。

“Tyr291^7.43就像是一個鐵路扳道工，決定了信號往哪條通道走?！睆垘r說，知道了信號分子如何激活CCR1，也就明確了下一步如何去阻礙它發(fā)揮作用，“之后的哮喘藥物研發(fā)可能就會考慮如何把這個‘扳道工’封印住。”

比如，阿片類受體的配體嗎啡是臨床上用于鎮(zhèn)痛的藥物，但是它的副作用也很明顯，一個是容易上癮，一個是會導致呼吸系統(tǒng)和腸道系統(tǒng)的抑制，如果沒有控制好嗎啡的使用量就會引發(fā)嚴重的不良反應甚至是死亡。

而團隊的這項研究系統(tǒng)探索了Tyr^7.43位點在受體響應外部信號激活中的作用，為今后鎮(zhèn)痛等靶向GPCR的偏向性藥物發(fā)現(xiàn)也指明了道路，也許未來我們可以研發(fā)出療效更好副作用更小的藥物。

沈華浩說：“我們團隊的基礎研究最終目的是為了服務于臨床，以終為始。接下來我們會致力于結構為導向的CCR1靶向小分子藥物的開發(fā)，目前團隊也已經在小分子藥物和CCR1的識別機制研究中取得了一定進展?！?/p>

浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科2017級直博生邵喆婳、浙江大學基礎醫(yī)學院博士后沈慶亞、2019級直博生姚冰鵬為該論文共同第一作者。浙江大學醫(yī)學院沈華浩、張巖、應頌敏為該論文共同通訊作者。同時，本工作也得到了浙江大學冷凍電鏡中心和中科院上海藥物研究所徐華強研究員的支持。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41589-021-00918-z