親和質譜技術：藥物靶標配體的高通量篩選

　　疾病相關的藥物靶標蛋白與小分子化合物的親和作用研究是當今開發新藥分子的熱點領域。親和質譜技術（Affinity Selection Mass Spectrometry）作為一種間接篩選小分子配體的方法，已經成功應用于許多受體、酶等靶蛋白的配體的篩選，并且得到了廣泛的應用。

　　親和質譜分析的基本原理是：首先獲得配體與靶蛋白結合的復合物，而后采用某種純化方法將復合物與溶液中未結合的配體分離，最后對從復合物中解離下來的配體進行液質聯用分析從而鑒定其配體結構。研究者通常從大量化合物庫中篩選出與靶蛋白發生特異結合作用的小分子配體，如此的混合物篩選方式可以顯著提高篩選通量和降低成本。

　　水雯箐研究員2016年初加入上海科技大學，在iHuman研究所建立了配體篩選與組學技術課題組，是國內較早開展親和質譜用于藥物靶標配體高通量篩選的學者之一。其團隊的研究以生物質譜技術為核心，結合生物化學、分析化學、藥物化學和計算生物學等手段，圍繞關鍵藥物靶標蛋白尤其是G-蛋白偶聯受體家族開展配體發現和作用機制的研究。

　　G-蛋白偶聯受體（GPCR）家族是細胞表面最主要的受體，它們在各種生理病理過程中都起著核心調控作用，是極其重要的藥靶家族。由于傳統方法如表面離子共振技術（SPR），核磁共振技術（NMR）等對蛋白純度和穩定性有較高要求，且通量較低，因此，針對GPCR靶標的化合物庫篩選和配體表征需要開發新技術。水雯箐課題組使用SCIEX TripleTOF？6600系統開發了基于親和質譜技術的高通量、無標記的配體篩選方法，用于GPCR 小分子配體的篩選。該研究成果發表于Chemical science 2018， 9， 3192-3199：High-Throughput Identification of G Protein-Coupled Receptor Modulators through Affinity Mass Spectrometry Screening。

　　水老師介紹說：“親和質譜配體篩選技術的關鍵有如下幾點，樣品方面需要有大量化合物庫的累積，針對特定的靶標蛋白需要優化親和選擇的方法和流程，質譜分析方面則需要較高的儀器靈敏度和分辨率從而保證從成千上萬的小分子混合物中鑒定有親和力的化合物，而軟件對大量小分子的平行處理能力有利于快速提取可能的配體峰信號。SCIEX 高分辨質譜TripleTOF？6600和PeakView？軟件為親和質譜篩選提供了很好的助力。

　　實驗中我們只篩選了4333 個化合物，鑒定到了12 個已知的5-HT2CR 小分子調控劑，并發現了若干未知的新結構配體。通過進一步的放射性同位素配體實驗和細胞鈣流實驗，我們發現了一個作用于5-HT2CR 的新結構拮抗劑。另一個我們研究的GPCR 靶標人胰高血糖素樣肽-1 受體（GLP-1R）則更具挑戰性。對于該受體，目前已報道的非肽類小分子調節劑十分罕見。利用我們的高通量親和質譜篩選技術，結合放射性同位素配體實驗以及細胞活性實驗，我們發現了4 個特異靶向GLP-1R 的新型別構激動劑。”

　　親和質譜技術結合了蛋白質親和純化方法與小分子質譜技術，為大規模得篩選與靶蛋白存在相互作用的小分子配體提供了一種非偏向性、系統性的研究方法。該方法已被成功應用于多種可溶性藥靶蛋白的配體篩選，并與生化和細胞功能實驗緊密結合，在發現新型先導化合物方面潛力巨大，同時對于揭示一些關鍵信號轉導通路中的新靶標具有很好的優勢。隨著高分辨質譜在靈敏度和覆蓋度上的不斷提升，可預見親和質譜技術在蛋白靶向的天然活性化合物篩選和胞內代謝物調控蛋白質功能等領域都將發揮出愈加突出的作用。