《爱求索》之GPCR靶点对肿瘤发作的影响

G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors，GPCR），目前已知的最大的细胞名义信号受体家族，在各种生理功用中发挥着关键作用，其中包含肿瘤的生长和转移[1]。越来越多的研讨表明，GPCR、G蛋白及其下游信号靶点与癌症的发作和展开有关，对异常细胞的生长和存活有显著影响。

GPCR的结构及生物学功用引见

1.1 GPCR的结构

G蛋白偶联受体是最大的膜受体家族，受体内包含七个α螺旋组成的跨膜结构域。结构域会将每个受体分割为膜外N端（N-terminus），膜内C端（C-terminus），3个膜外环（Loop）和3个膜内环。

Fig1. Structure of GPCR

图1.GPCR的结构[1]

1.2 GPCR的种类和功用

迄今已审定出900多个人类相关的GPCRs[2]。GPCRs的分类依据序列以及结构相似性，主要分为以下5个主要家族：视紫红质受体（A类），分泌素受体（B1类），黏附受体（B2类），谷氨酸盐受体（C类）和卷曲/味觉2（F类）[1]。

由于GPCR结构的不同，其功用具有多样性。GPCR可介导多数细胞对各种离子、激素、神经递质、脂质及大分子蛋白等中止反响。GPCR在信号转导，以及对细胞生长的调理中起到重要作用，并参与体内大多数生理功用的调理。因而，GPCR的失调与多种疾病密切相关，其中包含2型糖尿病、阿尔茨海默病、高血压、心力衰竭[3-5]等。GPCR、G蛋白以及其下游信号，也逐步被证明与癌症的发作和展开有关[6]。

GPCR对肿瘤发作展开的影响

2.1 GPCR在肿瘤发作展开的作用

GPCR可经过激活多条信号通路，包含MAPKs、AKT/mTOR以及Hippo等影响细胞的异常增殖，同时还可经过改动细胞骨架和激活Rho GTPases以促进肿瘤侵袭和转移[7]。此外，GPCRs能促进肿瘤血管的生成，并提供肿瘤的生长和转移所需的营养物质。

目前以GPCR为靶点的药物已表示出良好的治疗效果，由于GPCR和许多其他类型的细胞名义蛋白一样，能够在多种恶性肿瘤脱靶向。但是，关于GPCR参与癌症的研讨仅针对部分GPCR靶点。目前，基于新的GPCR靶点的癌症药物正在大范围开发。在针对不同人类恶性肿瘤的全基因组综合剖析中发现癌症中发作变更的新型GPCR，它们可能是癌症治疗的可行靶点。

Fig2. GPCR-mediated cell signaling pathways associated with cancer.

图2. GPCR介导的与癌症相关的细胞信号通路[7]

2.2关键的肿瘤相关GPCR靶点及药物研讨停顿

G蛋白偶联受体(GPCRs)是研讨最深化的药物靶点，主要是由于它们在人类病理生理学中的实质性参与以及它们的药理学易处置性。大多数药物靶点属于以下五个蛋白家族之一:G蛋白偶联受体(GPCRs)、离子通道、激酶、核激素受体或蛋白酶1。GPCRs作为药理学靶点曾经惹起了长期的兴味，由于它们调理许多不同的生理过程，并且具有可在细胞名义抵达的位点。

Fig3. New molecular entities acting via GPCRs approved by the FDA since 2014

图3. 自2014年FDA批准经过GPCRs发挥作用的新分子药物[8]

Fig.4 GPCR drug targets

图4.GPCR药物靶点[8]

2.2.1 溶血磷脂酸受体（Lysophosphatidic Acid Receptor, LPAR)

在不同水平上，LPA被以为是癌症生长的强诱导剂。它能以高亲和力与多种膜GPCR分离，至少有六种GPCR被肯定为LPA受体：LPA1–6[9]。经过PI3K-Akt-ERK1/2信号通路的LPA被证明能够增加结肠和卵巢恶性肿瘤的侵袭行为[10]。当LPA与与至少三种G蛋白亚型（Gq/11、Gi和G12/13）相连的受体分离时，会发作多个下游信号级联的激活。LPA受体可激活PLC-PKC-Ca2+、Ras-Raf-1-MAPK、PI3K-Akt通路[11,12]。

Fig5. LPAR activates downstream signals through multiple channels

图5. LPAR经过多种途径激活下游信号

临床和体外研讨也提示了LPA及其受体在肿瘤区域中的重要作用，依据药物化学研讨，曾经产生了几种LPAR拮抗剂。基于异恶唑（isoxazole）和噻唑（thiazole）的LPA1/3竞争性拮抗剂在2001年曾被报道过，其中Ki16425和Ki16198最为有效。在小鼠模型中，这两种药物抑止胰腺癌侵袭和转移到肝、肺和脑[10,13]。此外，氰基吡唑类LPA1拮抗剂已被发往常炎症疾病的调理中发挥作用[14-16]。AM152，也称为BNS-986020，是另一种异恶唑和噻唑类药物，于2015年开端二期临床实验[14,17]。

2.2.2 血管慌张素II受体（Angiotensin-II Receptor）

Ang II肽经过调理肾素-血管慌张素系统，作为血压和心血管稳态的重要介质发挥作用。Ang II受体有两种主要亚型：I型（AT1R）和II型（AT2R）。体外研讨表明，AT1R在各种恶性肿瘤中过表白，包含乳腺癌细胞、胰腺癌细胞和肝癌细胞[18]。体内研讨还显现，ER阳性乳腺恶性肿瘤[19]、胶质母细胞瘤[20]、胰腺导管癌[21]、皮肤鳞状细胞癌[22]和胃癌[23]中存在AT1R的过度表白。此外，在星形细胞瘤患者中，AT2R表白与不良预后相关[24]。这些发现无疑都暗示着受体在致癌过程和重生血管生成中起到的作用。Ang II诱导的AT1R信号经过Gαq/11磷脂酶A2、C和D途径发作，从而介导IP3/Ca2+、MAPK、酪氨酸激酶（Pyk2、Src、Tyk2和FAK）和NF-B途径。而这些信号通路在肿瘤恶性肿瘤和血管生成中起主要作用。

Fig6. Downstream response induced by Angiotensin receptor

图6. 血管慌张素受体惹起的下游反响

血管慌张素转换酶抑止剂（ACEs）可能参与抗癌研讨，ACEs在实验动物模型中的应用表明，这些药物对肿瘤的展开具有抑止作用。卡托普利（Captopril），一种ACE，临床上常用作抗高血压药物，可显著降低异种移植模型中肿瘤生长和血管生成，同时进步小鼠存活率[25,26]。此外，AT1R拮抗剂，坎地沙坦（Candesartan），可降低血管生成相关基因（VEGF和缺氧诱导转录因子2，HIF-2）的表白，并显著降低肿瘤生长、血管构成和肺转移癌[27,28]。给予大鼠胶质瘤细胞以氯沙坦（Losartan，一种AT1R拮抗剂），可引发该细胞的增殖显著减少，生长因子（例如VEGF）产生则显现出受促进作用[29]。

2.2.3 S1P受体

S1P经过激活五个GPCR家族（称为S1P1–S1P5）在各种病理生理学（包含肿瘤模型）中介导其生物学效应。S1P受体存在于各种类型的细胞，如神经元、心肌细胞和内皮细胞[30]。

在结肠炎相关癌症中，S1P1可直接与活化的STAT3相互作用，促进肿瘤生长和转移，从而具有致瘤性影响。S1P1与ER阳性乳腺癌组织有关，可能是由于ERK通路的激活增加和凋亡减少。STAT3和S1P-SphK-S1PR通路之间的交叉通讯最近被发往常炎症诱导的致癌和肠道肿瘤生长中起重要作用[31]。STAT3可增加S1P-SphK-S1PR轴的激活，进而促进STAT3经过正反响回路在上皮细胞中持续激活[32]。这些发现为开发以鞘脂为中心的创新疗法和抗炎药物治疗结直肠癌，特别是与炎症相关的肿瘤提供了基础。

S1P-R激动剂已作为有效的化疗药物用于治疗癌症。例如，FTY720，已被用于治疗乳腺、胶质母细胞瘤、前列腺、肺、卵巢和血液系统恶性肿瘤[33-36]。不外值得留意的是，FTY720是心力衰竭患者禁用的。

2.2.4 孤儿受体（Orphan receptors）

目前的临床实验发现了几个孤儿GPCRs（Orphan GPCRs，oGPCRs），其内源性配体尚未发现。oGPCRs作为治疗各种顺应症的潜在新靶标，例如用于治疗糖尿病的GPR119、用于治疗胃肠疾病的富含亮氨酸重复序列的GPR48 (LGR4)和LGR5、用于治疗过敏性炎症的GPR35、作为抗痉挛靶标的GPR55、用于治疗血小板减少症的原癌基因Mas (MAS)和用于治疗溃疡性结肠炎的GPR84。此外，一些孤儿受体可能曾经进化为辨认病原体并激起恰当的免疫反响[37]。其他的孤儿受体的表征可能会提示许多顺应症的新靶点。这表明，固然对内源性配体或配体和/或信号传导途径的了解有限，药物发现过程依旧能够中止，以至能够推进。药物和靶标进入临床实验是一个重要的限定条件，由于它表明动物研讨、其他临床前数据和疾病的相关性。

结语

GPCR靶向药物的顺应症正在逐步增加，如高血压、过敏、止痛药、肉体团结症和抑郁症、AD和瘦削症。此外，在过去5年中，GPCRs还被用于多发性硬化症(MS)、戒烟、短肠综合征和低钙血症等。GPCR的研讨也越来越遭到各界的注重。

爱思益普专注于基于靶点的先导化合物选择和优化，批量构建了新药选择的靶点和选择技术，努力于以高效、专业的效劳，辅佐新药研发企业快速有效地推进新药研发项目。我们构建了IP1、cAMP常规措施以及钙流用于靶向GPCRs化合物的检测。

以下是部分GPCRs靶点常规检测措施数据展示：

参考文献：

[1] Chaudhary PK, Kim S. An Insight into GPCR and G-Proteins as Cancer Drivers. Cells. 2021 Nov 24;10(12):3288.

[2] Kobilka B.K. G protein coupled receptor structure and activation. Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 2007;1768:794–807.

[3] Hua Li J., Jain S., McMillin S.M., Cui Y., Gautam D., Sakamoto W., Lu H., Jou W., McGuinness O.P., Gavrilova O. A novel experimental strategy to assess the metabolic effects of selective activation of a Gq-coupled receptor in hepatocytes in vivo. Endocrinology. 2013;154:3539–3551.

[4] Nickols H.H., Conn P.J. Development of allosteric modulators of GPCRs for treatment of CNS disorders. Neurobiol. Dis. 2014;61:55–71.

[5] Sun G.C., Ho W.Y., Chen B.R., Cheng P.W., Cheng W.H., Hsu M.C., Yeh T.C., Hsiao M., Lu P.J., Tseng C.J. GPCR dimerization in brainstem nuclei contributes to the development of hypertension. Br. J. Pharmacol. 2015;172:2507–2518.

[6] O’Hayre M., Degese M.S., Gutkind J.S. Novel insights into G protein and G protein-coupled receptor signaling in cancer. Curr. Opin. Cell Biol. 2014;27:126–135.

[7] Chaudhary PK, Kim S. An Insight into GPCR and G-Proteins as Cancer Drivers. Cells. 2021 Nov 24;10(12):3288.

[8] Hauser AS, Attwood MM, Rask-Andersen M, Schith HB, Gloriam DE. Trends in GPCR drug discovery: new agents, targets and indications. Nat Rev Drug Discov. 2017 Dec;16(12):829-842.

[9] Noguchi K., Herr D., Mutoh T., Chun J. Lysophosphatidic acid (LPA) and its receptors. Curr. Opin. Pharmacol. 2009;9:15–23.

[10] Yun C.C., Sun H., Wang D., Rusovici R., Castleberry A., Hall R.A., Shim H. LPA2 receptor mediates mitogenic signals in human colon cancer cells. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2005;289:C2–C11.

[11] Van Meeteren L.A., Moolenaar W.H. Regulation and biological activities of the autotaxin–LPA axis. Prog. Lipid Res. 2007;46:145–160.

[12] Choi J.W., Lim S., Oh Y.-S., Kim E.-K., Kim S.-H., Kim Y.-H., Heo K., Kim J., Kim J.K., Yang Y.R. Subtype-specific role of phospholipase C-β in bradykinin and LPA signaling through differential binding of different PDZ scaffold proteins. Cell. Signal. 2010;22:1153–1161.

[13] Komachi M., Sato K., Tobo M., Mogi C., Yamada T., Ohta H., Tomura H., Kimura T., Im D.S., Yanagida K. Orally active lysophosphatidic acid receptor antagonist attenuates pancreatic cancer invasion and metastasis in vivo. Cancer Sci. 2012;103:1099–1104.

[14] David M., Ribeiro J., Descotes F., Serre C.-M., Barbier M., Murone M., Clézardin P., Peyruchaud O. Targeting lysophosphatidic acid receptor type 1 with Debio 0719 inhibits spontaneous metastasis dissemination of breast cancer cells independently of cell proliferation and angiogenesis. Int. J. Oncol. 2012;40:1133–1141.

[15] Sidduri A., Budd D.C., Fuentes M.E., Lambros T., Ren Y., Roongta V., Schoenfeld R.C., Gillespie P., Stevenson C.S., Truitt T. Discovery of novel non-carboxylic acid 5-amino-4-cyanopyrazole derivatives as potent and highly selective LPA1R antagonists. Bioorgan. Med. Chem. Lett. 2014;24:4450–4454.

[16] Budd D., Qian Y., Schoenfeld R., Sidduri A. Preparation of Substituted Cyanopyrazole Compounds as Lysophosphatidic Acid (LPA) Antagonists. F. Hoffmann-La Roche AG; Bassel, Switzerland: 2014.

[17] Erickson J., Goddard J.G., Kiefer M. Methods for Detecting Compounds which Modulate the Activity of an LPA Receptor. 6,485,922. U.S. Patents. 2002 November 26

[18] Acconcia F. The network of angiotensin receptors in breast cancer. Cells. 2020;9:1336.

[19] Herr D., Rodewald M., Fraser H., Hack G., Konrad R., Kreienberg R., Wulff C. Potential role of renin–angiotensin-system for tumor angiogenesis in receptor negative breast cancer. Gynecol. Oncol. 2008;109:418–425.

[20] Rhodes D.R., Ateeq B., Cao Q., Tomlins S.A., Mehra R., Laxman B., Kalyana-Sundaram S., Lonigro R.J., Helgeson B.E., Bhojani M.S. AGTR1 overexpression defines a subset of breast cancer and confers sensitivity to losartan, an AGTR1 antagonist. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009;106:10284–10289.

[21] Arafat H.A., Gong Q., Chipitsyna G., Rizvi A., Saa C.T., Yeo C.J. Antihypertensives as novel antineoplastics: Angiotensin-I-converting enzyme inhibitors and angiotensin II type 1 receptor blockers in pancreatic ductal adenocarcinoma. J. Am. Coll. Surg. 2007;204:996–1005.

[22] Juillerat-Jeanneret L., Celerier J., Bernasconi C.C., Nguyen G., Wostl W., Maerki H., Janzer R., Corvol P., Gasc J. Renin and angiotensinogen expression and functions in growth and apoptosis of human glioblastoma. Br. J. Cancer. 2004;90:1059–1068.

[23] Suganuma T., Ino K., Shibata K., Kajiyama H., Nagasaka T., Mizutani S., Kikkawa F. Functional expression of the angiotensin II type1 receptor in human ovarian carcinoma cells and its blockade therapy resulting in suppression of tumor invasion, angiogenesis, and peritoneal dissemination. Clin. Cancer Res. 2005;11:2686–2694.

[24] Arrieta O., Pineda-Olvera B., Guevara-Salazar P., Hernández-Pedro N., Morales-Espinosa D., Cerón-Lizarraga T., González-De la Rosa C., Rembao D., Segura-Pacheco B., Sotelo J. Expression of AT1 and T2 angiotensin receptors in astrocytomas is associated with poor prognosis. Br. J. Cancer. 2008;99:160–166.

[25] Chaudhary S.K., De A., Bhadra S., Mukherjee P.K. Angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitory potential of standardized Mucuna pruriens seed extract. Pharmaceut. Biol. 2015;53:1614–1620.

[26] Li M., Li Y., Huang X., Lu X. Captopril-polyethyleneimine conjugate modified gold nanoparticles for co-delivery of drug and gene in anti-angiogenesis breast cancer therapy. J. Biomater. Sci. Polym. Edit. 2015;26:813–827.

[27] Hicks B.M., Filion K.B., Yin H., Sakr L., Udell J.A., Azoulay L. Angiotensin converting enzyme inhibitors and risk of lung cancer: Population based cohort study. BMJ. 2018;363:k4209.

[28] Bao X., Wang W., Wang C., Wang Y., Zhou J., Ding Y., Wang X., Jin Y. A chitosan-graft-PEI-candesartan conjugate for targeted co-delivery of drug and gene in anti-angiogenesis cancer therapy. Biomaterials. 2014;35:8450–8466.

[29] Nakai Y., Isayama H., Ijichi H., Sasaki T., Takahara N., Ito Y., Matsubara S., Uchino R., Yagioka H., Arizumi T. A multicenter phase II trial of gemcitabine and candesartan combination therapy in patients with advanced pancreatic cancer: GECA2. Investig. New Drugs. 2013;31:1294–1299.

[30] O’Sullivan C., Dev K.K. The structure and function of the S1P1 receptor. Trends Pharmacol. Sci. 2013;34:401–412.

[31] Deng L., Zhou J.-F., Sellers R.S., Li J.-F., Nguyen A.V., Wang Y., Orlofsky A., Liu Q., Hume D.A., Pollard J.W. A novel mouse model of inflammatory bowel disease links mammalian target of rapamycin-dependent hyperproliferation of colonic epithelium to inflammation-associated tumorigenesis. Am. J. Pathol. 2010;176:952–967.

[32] Lee H., Deng J., Kujawski M., Yang C., Liu Y., Herrmann A., Kortylewski M., Horne D., Somlo G., Forman S. STAT3-induced S1PR1 expression is crucial for persistent STAT3 activation in tumors. Nat. Med. 2010;16:1421–1428.

[33] Urbano M., Guerrero M., Rosen H., Roberts E. Modulators of the Sphingosine 1-phosphate receptor 1. Bioorganic Med. Chem. Lett. 2013;23:6377–6389.

[34] Schmid G., Guba M., Papyan A., Ischenko I., Brückel M., Bruns C., Jauch K.-W., Graeb C. FTY720 inhibits tumor growth and angiogenesis. Transplant. Proc. 2005;37:110–111.

[35] Zhang N., Qi Y., Wadham C., Wang L., Warren A., Di W., Xia P. FTY720 induces necrotic cell death and autophagy in ovarian cancer cells: A protective role of autophagy. Autophagy. 2010;6:1157–1167.

[36] Roberts E., Guerrero M., Urbano M., Rosen H. Sphingosine 1-phosphate receptor agonists: A patent review (2010–2012) Expert Opin. Ther. Pat. 2013;23:817–841.

[37] Bufe, B. et al. Recognition of bacterial signal peptides by mammalian formyl peptide receptors. J. Biol.Chem. 290, 7369–7387 (2015).

公司引见

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