INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background发现疾病早期有变化的生物标志物有利于疾病的早期诊断。尤其是神经退行性疾病，早期发现可以阻止神经元的不可逆丢失较少。然而，临床上大部分ALS和FTD患者的发现都在中晚期，真是被误诊。因此，亟需寻找疾病特异性的生物标志物。在最近的《自然·医学》杂志上，Anja Schneider 团队发现，来源于血浆的细胞外囊泡表达的TDP-43和3R/4R tau比值可作为FTD和ALS的诊断标志物。该比值与神经退行性病变，以及与疾病严重程度和神经心理学标志物密切相关。研究目的ObjectivesFTD是一类神经退行性疾病，包括行为变异型 FTD、语义变异型原发性进行性失语和非流利变异型原发性进行性失语。其临床表现为精神异常、执行功能障碍等症状。此外，FTD与皮质基底节变性及ALS作为一个疾病连续体，具有相似遗传特征及病理表现。目前，针对Tau和TDP-43表达量的检测样本通常为血液和脑脊液。研究人员往往更倾向于选择无创的血液样本进行筛查或诊断。血浆细胞外囊泡（EV），EV可以在细胞间进行病理性Tau和TDP-43的运输，并诱导靶细胞中的聚集体形成，而且TDP-43在EV中的存在可能反映了与疾病相关的错误定位。在这次的研究中，研究人员首先证明了，血浆EV含有大量未碎片化的Tau，他们可以从中检测3R和4R Tau的比值，突破了血液检测FTD的瓶颈。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1通过使用多中心队列参与者的数据，对血浆EV 3R/4R Tau的水平进行了初步研究。（图2）2通过蛋白质印迹和单分子免疫阵列测定等方法进行分析，检测了血浆EV中存在的TDP-43，并且验证了血浆EV 3R/4R Tau比值部分的研究。3这种新的血液检测方法突破了血液蛋白质检测的瓶颈，可对Tau和TDP-43蛋白进行定量检测，为FTD的诊断提供了决定性证据。FINDINGS•✦研究发现✦•1脑脊液和血浆EVs中全长tau蛋白的检测血浆EV 3R/4R tau比值与年龄、性别和病程无关，健康对照、AD和svPPA患者的比值约为1，与正常生理条件和AD Tau聚集体中发现的一致。此外，受试者工作特征（ROC）曲线分析显示，血浆EV 3R/4R tau比值鉴别PSP和bvFTD的准确性很高（AUC均＞0.9）。bvFTD中更高的血浆EV 3R/4R Tau比值与认知功能、活动功能受损以及症状严重程度呈正相关。（图2）2血浆ev3r /4R Tau比值与疾病严重程度相关通过蛋白质印迹和单分子免疫阵列测定，证实了血浆EV中存在TDP-43。结果显示，血浆ev3R /4R Tau比值与PSP组的疾病严重程度的临床、神经学和认知指标相关且较低血浆比值的疾病严重程度更高。（图3）结果显示，与血浆EV 3R/4R Tau比值有一些不同，血浆EV TDP-43可用于ALS和bvFTD的鉴别，ALS中的血浆EV TDP-43水平最高，中位值可达到45.45pg/mL，其次为bvFTD，中位值为31.25 pg/mL，相比之下，健康对照和PSP的中位值仅为9.47和9.09 pg/mL，鉴别ALS的AUC＞0.91，鉴别bvFTC的AUC＞0.85。值得注意的是，在血浆EV TDP-43在鉴别ALS和bvFTD上的准确性更高。表明血浆EV TDP-43水平也与ALS和bvFTD的疾病严重程度呈正相关关系。3血浆EV - Tau比值和TDP - 43有助于诊断FTD和ALS通过检测特异性的ALS、FTD和FTD谱系障碍患者潜在分子病理学的标志物，发现bvFTD患者血浆TDP-43浓度与ev3r /4R Tau比值呈负相关。这表明高TDP-43水平与低tau比率相关，反之亦然。在没有遗传和神经病理学确诊病例的情况下，血浆sEV TDP-43浓度与sEV 3R/4R Tau比值的图显示，bvFTD病例明显分为两个亚组。两个bvFTD亚组中的一个以低EV Tau比率和高EV TDP-43水平为特征，与ALS重叠，而另一个以高EV 3R/4R Tau比率和低TDP-43水平为特征。总之，血浆EV TDP-43和3R/4R Tau的组合可以区分FTLD-Tau和FTLD-TDP。（图4）DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究基于来自德国和西班牙的研究数据和血液样本。他们选择了患有FTD, ALS, PSP或属于健康个体的对照组。这种独立志愿者小组的情况使研究结果得到了广泛的验证。进一步证实了血浆的细胞外囊泡表达的TDP-43和3R/4R Tau比值可作为FTD和ALS的诊断标志物的潜力。参考文献[1] Chatterjee, Madhurima et al. “Plasma extracellular vesicle tau and TDP-43 as diagnostic biomarkers in FTD and ALS.” Nature medicine vol. 30,6 (2024): 1771-1783. doi:10.1038/s41591-024-02937-4PROFILEAnja Schneider德国神经退行性疾病中心Channiing J.Der 的实验室研究主要集中在细胞外囊泡(EVs)在神经退行性疾病中的作用。如a-Synuclein，它们分选到EV中的决定因素以及它们的释放对整个大脑的毒性和疾病病理传播的贡献。此外，研究团队通过原代细胞培养和小鼠模型探讨了ev在中枢神经系统中的生理功能，例如少突胶质ev的作用。END文案 | 王丹华排版 | 王丹华审核 | 王丹华发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background骨骼是动态组织，提供保护、支撑和运动功能，同时维持矿物质平衡和造血相关功能。骨质疏松症是由于骨生成和脂肪生成失衡导致骨量减少的疾病。营养饮食中的因素如钙、维生素D、脂类和辅酶Q10等均影响骨质疏松症的形成。益生菌对人体有益，包括增加抵抗力、降血脂、刺激免疫系统、控制体重、改善能量代谢、增加胰岛素敏感性等。某些益生菌如双歧杆菌和乳酸菌显示出抗肥胖效果，可能有助于骨质疏松症。骨髓脂肪组织扩张和脂毒性是骨质流失的重要原因，益生菌可能通过影响血液中的化合物来预防骨龄疾病，如骨质疏松症。研究目的Objectives研究旨在评估制备的新型益生菌提取物(Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis KUMS Y33)对人类脂肪来源干细胞(hADSCs)向脂肪细胞和成骨细胞的分化过程的影响，通过研究特定的分子标记物，澄清其在预防和治疗骨质疏松症中的作用，这是一个过去较少涉及的新课题。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1从传统酸奶中分离出多种细菌进行评估，以表征益生菌的活性/适用性。研究从伊朗西部克尔曼沙省不同地区采集的70份传统发酵酸奶样品中分离出多种细菌菌株，通过在MRS培养基中培养并在模拟胃肠道条件下评估其存活率和耐受性。随后，通过胆固醇吸收能力、细胞附着性、抗病原活性、抗生素敏感性等试验评估这些菌株的益生菌特性。此外，细菌菌株的安全特性也得到评估，包括溶血活性和潜在毒力基因检测。这些步骤为深入了解这些细菌的益生菌活性和适用性提供了重要信息。2细菌鉴定及提取物制备使用特定引物提取细菌基因组DNA，并通过PCR循环扩增，随后将扩增和纯化的DNA进行测序，并与NCBI和GenBank中的序列比对进行细菌菌株鉴定。接着，在MRS肉汤中培养细菌菌株，分离细菌提取物后调整pH并过滤，以准备用于细胞分化测定。3在该研究中，从脂肪抽吸组织中分离出脂肪干细胞（ADSCs），这些细胞被视为一种多能干细胞的重要来源。提取过程包括酶消化和离心，最终将细胞培养至第四代。随后进行免疫表型分析，通过检测CD73、CD105、CD29、CD34和CD45等标记物，确认其为MSCs。接着进行多能性实验，将ADSCs分化为软骨细胞、脂肪细胞和成骨细胞，培养一定时间后通过染色确认其分化状态。4分离的人类脂肪干细胞（hADSCs）以益生菌提取物进行处理，然后诱导成骨和成脂。为了评估分化过程，进行了Oil Red O和Alizarin Red染色、甘油三酯含量测定、碱性磷酸酶（ALP）活性测定，以及成骨细胞和成脂细胞特异基因的实时PCR和Western blot分析。最终，新菌株被测序并在NBCI上注册。FINDINGS•✦研究发现✦•基本信息描述1Y33菌株展现出在模拟胃肠道条件下的高存活率 (图1)，突出的胆固醇吸收能力 (图2)，显著的附着能力以及自聚集和共聚集能力(图2)，强大的抗病原活性(图3)，较高的抗生素敏感性(图4)，无溶血活性，以及通过16S-rRNA基因测序准确鉴定的特点。这些特性使其成为潜在优秀的益生菌菌株，有望在促进肠道健康、维持微生态平衡和提高免疫力方面发挥重要作用。图1：在pH 2.5下孵育3小时和在0.3%胆盐下孵育4小时后，分离的LAB的存活率（%）。所示数值为均值±标准偏差（n=3）。*带有相同字母的数值没有显著差异（P<0.05）。对每种配方进行了单独的统计分析。图2：在胃和肠消化条件下的存活率（%），胆固醇摄取量，表面疏水性，附着能力，自聚集（%），共聚集（%）以及分离的LAB的溶血活性。所示数值为均值±标准偏差（n=3）。*带有相同字母的数值没有显著差异（P<0.05）。对每种配方进行了单独的统计分析。图3：分离的LAB菌株对病原体的抑制效果。所示数值为均值±标准偏差（n=3）。*数值为三次重复的均值±标准误差。S（强 r≥20 mm），M（中等 r<20 mm 且 >10 mm），W（弱 ≤10 mm)。图4：分离乳酸菌的抗生素敏感性概况抗生素敏感性谱。红霉素结果基于 R≤13 mm；I：13–23 mm；S≥23 mm。庆大霉素结果基于 R≤6 mm；I：7–9 mm；S≥10 mm。万古霉素结果基于 R≤12 mm；I：12–13 mm；S≥13 mm。I：中间（区直径，12.5–17.4 mm）；R：耐药（区直径，≤12.4 mm）；S：敏感（区直径，≥17.5）。V 万古霉素，S 链霉素，K 卡那霉素，TE 四环素，E 红霉素，AM 氨苄青霉素，CC 林可霉素，C 氯霉素，CN 头孢噻肟，GM 庆大霉素。*数值为三次重复的均值±标准误差。a–e 同一行中具有不同小写字母的均值显著不同（P<0.05)。2流式细胞术分析(图5)显示出MSC阳性标记物CD105(97 ± 1.2％)、CD73(95 ± 1.1％)和CD29 (94 ± 0.8)高表达，以及阴性标记物CD45(2.2±0.1％)和CD34(5.2±0.4％) 低表达。阿尔西安蓝、茜素红和油红O染色结果表明ADSCs成功分化为软骨细胞、成骨细胞和脂肪细胞(图6)。因此，根据ISCT75标准，这些分离的细胞在表型上属于AD-MSCs。图5：流式细胞术鉴定 ADSC图6：ADSCs的三系分化。显微镜图像下的白色条纹等于1000 µm。ADSCs成功分化为软骨细胞、成骨细胞和脂肪细胞。因此，根据ISCT标准，分离的细胞在表型上属于AD-MSCs。3这项研究发现一种新型益生菌提取物(Y33)对人类脂肪来源间充质干细胞具有显著影响。实验证明，该提取物能够增强成骨分化过程，表现为显著增加ALP活性(图7)、提高RUNX2和骨钙蛋白表达水平，并促进胶原I和FGF-23的上调，通过BMP2/RUNX2信号通路促进成骨分化(图8)。同时，该益生菌提取物也显示出抑制脂肪生成的效果，降低脂质积累，减少C/EBP-α和PPAR-γ2的表达水平，从而预防肥胖(图9)。这些发现为该益生菌提取物在预防和治疗骨质疏松症以及肥胖相关疾病中的潜在应用提供了有力的证据图7：Alizarin Red staining(A)和碱性磷酸酶活性(B)受到提取物处理的组。显微镜图像下的白色条纹等于1000 µm。**P<0.01茜素红染色(A)和碱性磷酸酶活性(B)受到提取物处理组。显微镜图像下的白色条纹等于1000 µm。**P<0.01.图8:(A) Red Oil O染色和(B) 受到提取物处理的组的甘油三酯含量。显微镜图像下的白色条纹等于1000 µm。****P<0.0001图9：(A) 受处理组脂肪生成和骨生成标记物的qRT-PCR。脂肪生成标记物（B）和骨生成标记物（C）的Western blot检测。图中B和C部分的blot图已裁剪，以便更好地进行比较。*P<0.05，**P<0.01DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究创新性      这项研究的创新之处在于使用一种前所未分离的新型益生菌提取物，成功防止了骨髓中脂肪组织的积累，从而预防骨质疏松症。与以往研究不同的是，该研究对人类脂肪来源间充质干细胞进行了实验，这些干细胞具有多向分化能力。此外，相较于以往研究仅关注骨生成或脂肪生成过程，该研究同时探究了新型益生菌提取物对这两个过程的影响，为治疗骨质疏松症的特性提供了更全面的了解。研究局限性      结果表明这种新型益生菌提取物可以抑制脂肪生成并显著增加骨生成，对预防和治疗骨老化，包括骨质疏松症具有积极作用，但人体内复杂系统的总体影响尚不清楚，且尚无法确定提取物中哪种化合物影响这些趋势。因此，需要进行更多的体内研究以验证其效果。      对于从乳制品中分离的乳酸菌株，16S-rRNA基因测序虽然被证明是一种有效、低成本和快速的鉴定和区分乳酸菌株的替代方法，但仍需要进一步研究来充分理解潜在机制和确认这些发现的有效性。PROFILEFarjam Goudarzi克尔曼沙阿医科大学再生医学研究中心, 伊朗参考文献[1] Goudarzi, F., Kiani, A., Nami, Y. et al. Potential probiotic Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis KUMS-Y33 suppresses adipogenesis and promotes osteogenesis in human adipose-derived mesenchymal stem cell. Sci Rep 14, 9689 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-60061-2END文案 | Alison排版 | Alison审核 | Alison发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•摘要介绍Abstract 随着科学技术的飞速发展，药物开发领域虽取得显著进步，但高淘汰率的问题依旧严峻。面对这一挑战，作者提出深入分析药物候选物的药理学特征至关重要，特别是针对G蛋白偶联受体（GPCRs）这一庞大而复杂的受体家族。GPCRs的结构变换，如偏向性信号和变构调节，对药物作用机制具有深远影响。为了更精准地理解这些复杂机制，新检测方法和结构生物学的突破，如冷冻电子显微镜（冷冻电镜）技术，为科学家们提供了前所未有的分析工具。这些进步不仅加深了我们对药物与GPCRs相互作用的理解，也为新药开发提供了更为坚实的科学基础，从而有望显著提高新药开发的成功率。引言介绍Introduction在小分子药物发现领域，筛选技术的进步已经为药物研发带来了革命性的变化。细胞检测、计算机筛选和生物物理方法等现代技术的引入，极大地提高了筛选命中率，使得以前难以攻克的靶点药物候选物的识别成为可能。这些技术不仅加速了药物开发的流程，也为新药研发带来了更多可能性。然而，尽管筛选技术取得了显著进步，药物候选物在临床试验中的高失败率仍然是一个不容忽视的问题。其中，疗效不足是导致失败的主要原因之一。深入分析后，可以发现疗效不足主要源于四个方面：一是对治疗疾病所需的药理效应理解不足；二是选择了不合适的靶点以期望实现预期治疗效果；三是选择的药物候选物无法有效调控靶点；四是未能全面表征药物候选物的效应，并据此在适当的患者群体中评估药物。本文将重点关注第三和第四个原因，特别是在小分子药物发现项目中，聚焦于G蛋白偶联受体（GPCRs）这一重要靶点。作者认为，通过利用新的技术进步，如冷冻电子显微镜（cryo-EM）以及对偏向性信号和变构调节的深入理解，可以更好地表征和改造GPCR的行为，从而提高药物开发的成功率。GPCRs作为疾病过程中重要的靶点，其激活或阻断通常能带来显著的治疗益处。然而，GPCRs通过多种构象状态来介导复杂的信号传导，涉及各种细胞内转导子。随着技术的进步，新型的功能检测方法使得新型分子的检测和表征成为可能，如偏向性激动剂和变构调节剂（图1）。这些分子能够优先激活某些信号通路或通过与受体特定部位结合来影响GPCR的行为，为药物开发提供了新的方向和策略。因此，本文旨在探讨如何通过深入理解GPCRs的行为，结合新的检测技术，提高药物筛选的命中率，并开发具有新特性的药物候选物，以期在药物研发领域取得突破性的进展。图1 以GPCR变构调节为靶标的小分子药物模型MAIN•✦正文✦•研究体外药理学特征分析点在药物研发过程中，体外药理学特征分析是将初步筛选的化合物进一步优化为先导化合物乃至药物候选物的核心步骤。这一过程不仅关注化合物对治疗靶点的直接作用，还深入考量其安全性及ADME（吸收、分布、代谢和排泄）特性。药理学检测的设计，对于识别和优化这些特性至关重要。综合性检测方法在体外药理学特征分析中扮演着重要角色。与单一相互作用的检测相比，综合方法能够更全面地捕捉候选物的多种效应，为后续的优化工作提供更全面的指导（图2）。针对GPCR（G蛋白偶联受体）靶向化合物的优化，特别注重结合模式、亲和力、效力和相互作用动力学等关键特征。这些特征的优化不仅关乎药物候选物与靶点之间的相互作用强度，还涉及到药物在体内的作用机制和效果。因此，通过精细调控这些特征，可以显著提高药物候选物的开发成功率，为临床治疗提供更有效、更安全的药物选择。图2 药物筛选的综合筛查模型结合模式Binding mode了解化合物与靶标之间的结合模式，特别是它是通过正构还是变构方式与靶标结合，对于揭示其作用机制至关重要。传统的药物发现过程中，大规模化合物库的筛选一直是检测变构调节剂的主要手段。然而，随着科学技术的飞速发展，近年来，冷冻电子显微镜（cryo-EM）研究所提供的结构数据已成功应用于变构药理学的发现与研究之中。亲和力Affinity在药物研发中，药物的亲和力是评估其与靶标受体结合能力的重要指标。药物的亲和力通常用Kd（平衡解离常数）的倒数来表示，反映了药物在特定浓度下与受体结合的能力。Kd值是药物与受体复合物解离速率（koff）与结合速率（kon）的比值，当药物浓度等于Kd时，大约50%的受体被药物占据。对于拮抗剂而言，Kd值是评估其影响体内信号传导能力的重要参数，但需要注意的是，Kd值可能会受到局部药物浓度的影响而有所偏差。对于激动剂来说，Kd值可能因测量系统的不同而有所变化，因为高亲和力和效力的激动剂在高受体表达或限制性微环境中可能会低估其真实效力。此外，变构调节剂的亲和力评估更为复杂。特别是正变构调节剂（PAMs），由于它们与天然激动剂存在协同作用，其有效亲和力会受到体内天然激动剂浓度的影响。因此，在评估变构调节剂的亲和力时，需要综合考虑其与其他生物分子的相互作用。效力Efficacy在药理学中，效力是指药物与靶标结合后所观察到的药理作用。这涉及配体所展现的多种可能效力以及它们对不同信号通路的偏向性。候选药物的总体治疗效力可能比我们最初认为的要复杂得多。虽然发现计划的主要目标是提供具有治疗价值的药物实体，但候选药物的效力通常仅从已知靶标的特性中推断。特别是当靶标的信号能力具有多效性（即能够激活多种信号通路）时，激动剂的全部作用可能并不完全清楚。过去，药物效力往往被简单地视为细胞输出强度的单调梯度，但随着信号检测技术的不断发展，我们已经揭示了单个GPCR可以连接多个下游信号通路的复杂多样性。通过使用多种检测手段，我们可以发现配体介导的多种效力。例如，检测单独的受体活性状态、检测不同G蛋白与受体的相互作用、以及通过NMR和受体结构识别不同受体活性状态等技术，可以帮助我们区分不同效力的分子。选择性效力是由激动剂选择性稳定独特受体活性状态所引起的。这种选择性可以通过实验进行检查，如使用生物传感器检测单独的受体活性状态。不同的激动剂可能激活不同的受体状态，从而产生不同的信号特征，这对于药物研发和个性化治疗具有重要意义。与靶点互作的动力学Kinetics of interaction with the target药物与靶点相互作用的动力学特性对于药物的治疗效果和选择性具有决定性作用。在体内，药物浓度是不断变化的，因此药物-靶点复合物的寿命成为一个关键参数。在体外研究中，药物-靶点驻留时间模型被广泛用于优化药物动力学。尽管结合常数（kon）和解离常数（koff）共同决定了药物-靶点复合物的寿命，但通常koff在预测体内药代动力学特性时更为重要。这是因为koff直接反映了药物与靶点解离的速度，而药物-靶点驻留时间（1/koff）则可以通过体外测定来预测药物在体内的持续作用时间（图3）。药物的治疗效果有时更依赖于药物-靶点复合物在体内的寿命，而非其效力。例如，某些抑制剂对特定病菌的疗效与药物-靶点复合物的驻留时间密切相关。对于血管紧张素II亚型1受体拮抗剂，结合时间和疗效之间也呈现出显著的相关性。在某些情况下，药物在血浆中的半衰期可能较短，但其药效持续时间却很长。这通常是由于药物-靶点复合物的长驻留时间所致。例如，COMT抑制剂奥卡帕酮在血浆中的半衰期仅为1-1.4小时，但其药效持续时间却超过100小时，这正是由于它与靶点具有较长的驻留时间。koff在比较药物对主要和次要靶点占用时间时也具有重要意义。对于某些时间敏感的反应，如神经效应，慢速的koff可能导致一种非竞争性拮抗现象。此外，新的测量工具显示，kon在某些情况下也是药物-靶点复合物寿命的重要指标，因为它反映了药物与靶点结合的速度。因此，在药物研发过程中，需要综合考虑kon和koff两个参数，以全面评估药物与靶点相互作用的动力学特性。图3 体内药物代谢动力学以及药效学解离体内活性转化一旦确定了可进一步优化的前导化合物，验证该化合物在体内与靶标的真实作用就变得至关重要。这一验证过程涉及多个关键步骤和复杂的评估方法，以确保候选药物在体内的实际表现符合预期。靶标区域内的存留情况在评估药物在体内的药代动力学时，必须详尽考察药物的吸收与分布情况，以验证其是否能够有效地抵达目标区域。这一过程中需要解答几个关键问题：首先，要明确给药剂量中有多少药物真正被身体吸收；其次，需探究被吸收的药物具体分布到了身体的哪些部位；再次，要测定药物在体内的持续停留时间，即其清除率；最后，要计算达到血浆稳态浓度所需的给药频率。为了更准确地预测这些关键的药代动力学参数，可以利用成本相对较低的体外ADME（吸收、分布、代谢和排泄）试验进行模拟和预测。这种预测有助于提前了解药物在体内的行为模式，并有效减少临床试验中的潜在风险，为药物研发提供更为可靠的依据。与体内靶标结合滞留时间药物在治疗过程中要发挥效果，必须与治疗靶标有效结合。然而，单纯拥有长时间的药物半衰期，如果仅仅是因为药物在体内的分布容积过大，那么这样的半衰期并无实际的治疗意义。因为药物可能会过度分布在如脂肪组织等非靶标区域，导致真正需要治疗的部位药物浓度不足或完全缺乏。因此，确保药物能够准确、有效地作用于靶标，而不仅仅是在体内维持较长时间的存在，是药物研发过程中必须重点考虑的问题。药物的有效性有效性试验与功效试验在药物研发中各有侧重。有效性试验主要关注药物在真实临床环境中的治疗效果，这通常涉及到更为广泛和多样化的患者群体，以全面评估药物在不同条件下的实际疗效。而功效试验则更为专注于验证药物在特定条件下的作用机制，通常通过选择具有统一基线的狭窄患者人群来实现，以明确药物在特定条件下的作用效果。在评估新药物候选的成功潜力时，一个关键的挑战在于能否建立药物与治疗效果之间的直接联系。这种联系不仅需要药物与靶标的有效结合，还需要这种结合能够在实际临床环境中产生显著的治疗效果。以mGlu5受体PAM激动剂VU0092273为例，通过PET成像技术，研究人员能够观察到该分子在特定脑区域与受体的结合情况，进而证明了其在反向安非他命诱导的高活动行为中的治疗潜力。这一案例充分展示了靶标结合与治疗效果之间的直接关联，为药物研发提供了有力的支持。药理学分析以更好地定义候选药物的功效在药物开发过程中，药理学分析的重要性不言而喻。它不仅能够帮助定义候选药物的效能，而且通过特定功能测定来表征药物效果，为我们提供了药物在特定系统中功能的深入了解。这种分析不仅是对药物在单一系统功能的快照，更重要的是，它能够预测药物在复杂生物环境中的实际效果。药理学分析运用系统独立的参数，如亲和力和效力，这些参数能够应用于不同的药理模型，以预测药物在多种组织中的活性表现。这对于药物化学家来说至关重要，因为它为他们提供了优化候选药物设计和评估的依据。在评估药物时，利用分子活性指标并避免复杂的系统行为是关键。例如，激动剂的效能虽然是一个古老而重要的指标，但它实际上是亲和力和效力两个分子特性的综合体现。通过深入分析这些参数，药物化学家可以更准确地了解药物与靶标的相互作用，进而预测药物在临床应用中的可能效果。药理学在药物发现过程中的作用不容忽视。首先，它有助于我们深入了解疾病状态及所需，从而设计出能够针对特定疾病靶点的药物。其次，药理学分析能够帮助我们理解分子在临床设置中的复杂行为，为药物的安全性和有效性提供保障。最后，如果首选药物候选物失败，药理学分析还能为我们提供指导，帮助推进后续分子的研发，避免在失败的道路上重蹈覆辙。在药物开发的实践中，药理学分析通过列举的实例，展示了在将体外活性转化为体内活性过程中可能遭遇的误解。这些例子包括慢性使用组织胺H2受体阻断剂后溃疡治疗效果的减失、α-肾上腺受体激动剂未能提升血压、无法改善阿尔茨海默病中乙酰胆碱能神经递质下降的问题、GLP-1受体激动剂在糖尿病治疗中产生的副作用、CCR5内化剂在抗HIV-1感染中的失败尝试，以及偏向性血管紧张素受体调节剂在心力衰竭中的疗效不佳等。这些实例突显了在药理学评估过程中全面了解候选药物化合物的重要性。特别是在将体外实验数据转化为体内疗效时，需要格外谨慎地进行分析和验证。这种谨慎的评估有助于避免在药物开发过程中走入误区，确保药物在临床应用中的安全性和有效性。新药理学在药物发现中的应用药理学在药物发现中扮演着至关重要的角色，它不仅能够识别和解决潜在的药物问题，更能够引入新的药理学概念，为药物发现开辟新的道路。最新的研究成果表明，高效性激动剂的高受体储备特性可能降低耐受性，而特异性针对某一信号通路的激动剂。如A1受体激动剂，能够实现有效治疗的同时减少不良反应。这些新见解不仅为药物研发提供了新的战略方向，也为我们提供了更有效的方法来优化药物候选物，推动药物发现的不断进步。正向变构作用在药物发现中确实是一种有潜力的战略选择，特别是在针对特定受体如腺苷A1受体进行神经性疼痛治疗时。MIPS521作为一种腺苷A1受体的正向变构剂，通过稳定腺苷-受体-G蛋白复合物，成功地在大鼠神经性疼痛模型中实现了疾病特异性的镇痛效果。这一发现不仅为神经性疼痛的治疗提供了新的策略，也展示了正向变构作用在药物设计中的潜力。此外，了解病理生理学对药物治疗进程的影响对于设计新药至关重要。以骨质疏松症的治疗为例，新数据揭示了PTH（甲状旁腺激素）或PTHrP（甲状旁腺激素相关肽）类似物与其受体的交互作用方式。这种交互作用能够不同程度地影响下游信号传导通路，特别是与甲状旁腺的分泌平衡状态相关的稳态作用。这些新见解为骨质疏松症以及甲状旁腺功能减退症的治疗提供了新的思路和方法。近年来的药理学研究揭示了G蛋白偶联受体（GPCR）及其配体的新行为，这些新发现为治疗领域带来了新的可能性。首先，位置偏向性已经成为GPCR功能的重要特征，并在前导化合物的优化过程中发挥了关键作用。这种偏向性使得药物能够在特定的细胞位置产生效果，从而提高了治疗的精确性和有效性。传统上，受体内化被认为是信号终止的机制，但最近的研究表明，GPCR-β-arrestin复合物的胞内信号传导打破了这一观念。这一发现揭示了内化的受体可以继续从内质网发出信号，为细胞提供了一种新的响应机制。这种机制是受体和激动剂特异性的，意味着不同的受体和激动剂可能会产生不同的细胞响应。以MC4受体为例，其天然激动剂α-MSH仅在细胞表面产生效应，而MC4受体激动剂melanotan II则在内化后从细胞质内继续信号传导，这使其能够抵抗表面拮抗物AgRP的作用。这一发现为治疗与MC4受体相关的疾病提供了新的策略。此外，先前认为不对配体响应的GPCR，如CXCR7，也显示出可能产生相关细胞信号的特性。这一发现拓宽了我们对GPCR功能的认识，并可能开启新的治疗领域。在结构研究方面，高分辨率的结构解析为新药设计提供了重要依据。例如，PTH1R与Gs蛋白和小分子激动剂PCO371的高分辨率结构揭示了意想不到的结合方式，这为我们理解和设计针对B类GPCR的药物提供了重要线索。GPCR变构配体效应的精准微调正逐步改变着我们对药物设计的理解，特别是在提高治疗靶向性方面展现出显著潜力。通过精细调整这些效应，我们能够实现对特定疾病靶点的精确打击，同时最小化对无关系统的干扰。其中，正性变构调节剂（PAM）的研究进展尤为引人注目，它们能够显著增强激动剂的效能，为那些传统上难以通过药物治疗的疾病提供了新的治疗策略。随着科研技术的不断进步，我们现在能够更深入地研究PAM与GPCR之间的相互作用机制，以及它们如何影响激动剂的活性和选择性。这些新见解不仅为药物设计提供了新的工具和方法，也为治疗多种疾病提供了更多的可能性。总之，GPCR变构配体效应的微调为我们打开了一个全新的药物设计领域，让我们能够更精准地针对特定疾病靶点进行治疗。随着科研工作的深入，相信未来我们将看到更多基于这一策略的创新药物问世，为患者带来更多的希望。CONCLUSIONS•✦总结✦•新药物发现和开发是一个综合而复杂的过程。首先，科学家们识别与疾病相关的靶点，如G蛋白偶联受体（GPCRs），并深入理解其功能和行为。随后，通过配体筛选，他们寻找能与这些靶点有效互动的潜在药物分子。在这一过程中，对GPCRs等复杂靶点的深入了解对于候选药物的预测和决策至关重要。科学家们借助先进的实验技术和分析工具，如高通量筛选和计算模拟，来详细研究这些靶点的行为，以便更准确地预测候选药物的药理特性。在获得候选药物后，科学家们还需通过体外和体内实验，全面评估其药效、药代动力学、安全性和耐受性等方面。这些评估结果不仅指导药物的进一步优化，还为后续的临床试验提供了重要依据。随着技术的进步，新药物发现和开发的效率与成功率不断提高，为治疗各种疾病提供了更多可能。我们期待未来能有更多安全、有效的药物问世，为患者带来福音。参考文献[1] Kenakin, T. Know your molecule: pharmacological characterization of drug candidates to enhance efficacy and reduce late-stage attrition. Nat Rev Drug Discov (2024). https://doi.org/10.1038/s41573-024-00958-9PROFILETerry Kenakin北卡罗来纳大学医学院药理学 Terry Kenakin博士是北卡罗来纳大学医学院药理学的杰出教授，他在药理学领域享有崇高的声誉。他的职业生涯丰富多彩，曾在Burroughs-Wellcome公司从事药物发现工作长达7年，之后在GlaxoSmithKline（葛兰素史克）公司担任重要职务长达25年。在这段漫长的职业生涯中，他积累了丰富的药物研发经验，为药理学领域的发展做出了巨大贡献。Kenakin博士不仅在实践领域成就卓越，在学术领域也颇有建树。他是多本药理学领域书籍的作者，这些书籍为后来的研究者提供了宝贵的学术资源。此外，他还担任《Journal of Receptors and Signal Transduction》的主编，并在多个编辑委员会任职，为学术交流和传播做出了重要贡献。Kenakin博士的杰出成就得到了国际社会的广泛认可。他因在基础和临床药理学及毒理学领域的卓越贡献，荣获了多个国际奖项。其中包括2008年挪威药理学会颁发的Poulsson药理学奖、2011年荷兰药理学会颁发的Ariens奖以及2014年英国药理学会颁发的Gaddum纪念奖。END文案 | 晶体转业排版 | 晶体转业审核 | 晶体转业发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•研究背景Background子宫颈癌筛查是最成功的癌症预防策略之一。结合人乳头瘤病毒(HPV)疫苗的高覆盖率，大量接受宫颈筛查是最终消除宫颈癌的全球战略的重要组成部分。基于细胞学的子宫颈筛查需要复杂的基础设施、训练有素的工作人员和较短的筛查间隔。作为一种客观、独立于检查人员的技术，检测致癌HPV 的优势已被证明具有高灵敏度。由于HPV在<30岁的女性中患病率增加，导致HPV检测的特异性较低，因此仅建议在≥30岁的女性中进行原发性HPV筛查。HPV筛查结果呈阳性需要基于细胞学的分类，这样只有HPV和细胞学阳性的女性才会被转介进行阴道镜检查和活检。在高收入国家，hpv阳性妇女通常接受细胞学分诊。相反，在美国，主要致癌型HPV(即HPV16和HPV18)阳性的患者直接接受阴道镜检查。细胞学检测是有限的和高度可变的敏感性，观察到随着时间的推移而降低。它需要不同于HPV检测的设备和专业知识，而不适用于自我样本。通过自我抽样检测HPV阳性的患者需要重新接受单独的细胞学样本，这可能会对出勤率产生不利影响。因此，改进检测方法对hpv阳性妇女进行分诊的策略至关重要。研究目的Objectives利用DNA甲基化(DNAme)检测从宫颈阴道区域采集的非细胞学样本来检测宫颈癌(前)癌的原理证明策略在20年前就得到了证实。在本文中，研究人员优化了WID-qCIN测试，并将其应用于基于现实人群的队列中hpv阳性女性，该队列包括2017年1月1日至3月31日期间在瑞典首都地区参加筛查的28,017名≥30岁的女性。对hpv阳性妇女进行分类，评估了WID-qCIN检测与HPV16/18基因分型相结合的预测性能，并与细胞学相比较，看看WID-qCIN检测是否可以作为宫颈癌初筛的工具。METHODS•✦研究方法✦•研究亮点1可以进行流行疾病的检测2可以进行突发疾病预测3可以根据基线分诊测试状态的累积风险研究人群研究人员进行了一项基于人群的队列研究，包括2017年1月1日至3月31日期间在斯德哥尔摩首都地区参加CC筛查项目的所有≥30岁的女性(KI-q1-2017队列)。考虑到宫颈癌筛查的重点，本研究仅评估了来自女性或宫颈的样本。WID-qCINWID-qCIN是一种实时定量PCR检测，用于评估亚硫酸酯修饰DNA在三个人类基因靶区的DNAme 26。根据补充信息对该检测进行了优化。KI-q1-2017队列的样本使用预定义阈值，使用优化和校准的WID-qCIN检测双路设置进行分析。完全甲基化参考(PMR)值的百分比按先前描述计算。SUM−PMR > 0的样品定义为WID-qCIN阳性，SUM−PMR = 0的样品定义为WID-qCIN阴性。统计分析使用R(4.3.1版)进行分析。比例的95% ci在prop中使用Wilson方法计算。stats R包(4.3.1版本)中的test函数。从样本收集到CIN2+(或CC)诊断的时间(从13个月到72个月)使用累积发生率曲线的Kaplan-Meier估计量表示，使用生存率R包(版本3.5-7)中的生存函数。FINDINGS•✦研究发现✦•基本信息描述1这是一项大规模的、基于人群的纵向评估，使用自动分子检测(HPV16/18联合WID-qCIN)对30岁以上参加宫颈筛查的hpv阳性妇女进行分类。联合方法检出率为85.9%(100%)，发生率为69.4%(80.0%)。重要的是，WID-qCIN/HPV16/18发现了8名细胞学阴性的女性中有7名随后被诊断为浸润性CC，这是考虑到患者预后的一个重要发现。2所有HPV阳性妇女的样本中有96.2%适合进行WID-qCIN检测。与一项评估DNAme标记物在流行疾病检测中的表现的研究数据相比，这一数据更高，该研究仅包括66.8%的HPV阳性合格患者。单独使用WID-qCIN检测流行的CIN2+的敏感性(77.0%，95% CI 71.6-81.6)明显高于评估最佳DNAme标记并排除高度偏倚研究的合并分析报告的敏感性(CIN2+合并敏感性为66.0%，95% CI 61.0-70.0)。与其他DNAme标记物(74.0%，95% CI 69.0-78.0)相比，WID-qCIN检测的特异性也更高(76.9%，95% CI 74.9-78.7)。3虽然没有研究评估HPV16/18基因分型与DNAme标记联合预测事件和检测流行疾病的性能，但Kremer等人描述了HPV16和DNAme在预测CIN2/CIN3病变自发消退可能性方面的互补作用，WID-qCIN/HPV16/18检测出93.4%的流行CIN3病例，并预测87.5%的分诊细胞学阴性侵袭性宫颈癌，这一事实表明，用WID-qCIN/HPV16/18分诊策略取代基于细胞学的分诊几乎可以消除hpv筛查人群中的侵袭性癌症。1、研究人群的队列KI-q1-2017研究人群的队列设计（图一）图一2、研究人群的基本特征hpv阳性妇女的平均年龄为40.8岁（30-64年）;654例(27.5%)为HPV16和/或HPV18 (HPV16/18)阳性。686例(28.9%)为WID-qCIN阳性。（图二）图二3、研究人群的病理学特征HPV16/18基因分型检测到大约一半的CIN2+病例(53.3%，95%CI 47.5-58.9)，单独WID-qCIN检测(77.0%， 95%CI 71.6-81.6)或WID-qCIN检测联合WID-qCIN检测的敏感性HPV16/18基因分型(进一步称为wide - qcin /HPV16/18)(85.9%， 95% CI 81.3 ~ 89.6))显著升高(P < 0.01和P < 0.01，分别的)（图三）图三4、各种检测手段预测HPV阳性的女性疾病的发生根据模型，WID - qCIN检验存在风险比的2.31 (95% CI 1.31-4.08)， HPV16/18的风险比为2.47 (95% CI 1.40-4.37)。WID - qCIN /HPV16/18的风险比为2.83 (95%CI 1.55-5.16)（图四）图四5、KI-q1-2017队列中阴道镜转诊的预估HPV16/18分类CIN2+检出率为49.7%，宫颈癌检出率为75.0%。假设HPV16/18阳性会引发阴道镜检查，总共654例这一策略将需要转介，结果平均为2.3次转诊检测1例CIN2+病例。WID-qCIN分诊将检出62.5%的CIN2+病例69.6%的CCs。总共需要转介686人，因此平均2.0个转诊检测1例CIN2+病例。（图五）图五DISCUSSION•✦研究讨论✦•研究局限性1       瑞典病理实验室逐渐将CIN2-3病变报告为高级别鳞状上皮内病变(HSIL)，这限制了对更严重的CIN3病例(相当于宫颈癌原位癌)的分析。2      在确定流行病例时的确定偏差，即只有细胞学结果阳性的女性进行阴道镜检查并进行活检或不进行活检，这对准确评估所提出的分子分诊(包括HPV16/18和WID - qcin分析)对预防侵袭性宫颈癌的影响提出了挑战。3      理想情况下，该检测旨在通过识别浸润前病变(即CIN2, CIN3，原位腺癌(AIS)和HSIL)来预防浸润性宫颈癌，这些病变可以在其进展到侵袭之前进行治疗。对此进行精确评估需要进行前瞻性随机临床试验。参考文献[1] Schreiberhuber L, Barrett JE, Wang J, Redl E, Herzog C, Vavourakis CD, Sundström K, Dillner J, Widschwendter M. Cervical cancer screening using DNA methylation triage in a real-world population. Nat Med. 2024 Jun 4. doi: 10.1038/s41591-024-03014-6. Epub ahead of print. PMID: 38834848.END文案 | 许唯伟排版 | 许唯伟审核 | 许唯伟发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展

INTRODUCTION•✦研究介绍✦•人类神经科学的发展人类的大脑，是一个复杂而神秘的器官。人脑进化出来了复杂的认知功能，包括语言，抽象思维和创造力。理解人类大脑和大脑功能的进化过程对于理解人类为什么会成为人类十分重要。现代神经科学的起步可以追溯到保罗·布洛卡的发现，他观察到人类大脑受损会影响到正常的思维能力，进而发现了语言皮层。随后，怀尔德·彭菲尔德通过手术中的电刺激来定位大脑皮层中的功能区域，比如语言、记忆和运动控制区域，这进一步帮助我们绘制了大脑功能的地图。后来的研究则努力超越简单的区域定位，探索更深层次的大脑功能机制，但这些研究多数使用动物模型。因此，尽管这些研究揭示了神经环路形成和功能的基本原理，但在理解语言、高级感觉处理等复杂功能背后的调控机制等方面，我们仍面临挑战。随着研究技术的长足发展，包括大规模单细胞人类神经生理学、单细胞测序、空间转录组学和手术切除的人脑组织长期体外培养技术的进步，为研究人类神经科学提供了前所未有的机会。FINDINGS•✦研究发现✦•1. 人类神经科学的研究方法神经科学的中心法则人脑中的细胞共享相同的基因组信息，但却具有不同的基因表达模式。反过来，在许多情况下，基因表达谱与构建细胞的蛋白质的丰度相关，通过调节这些蛋白质的丰度，可以决定细胞的不同特性，如细胞形态和生理功能。神经元细胞的聚集会产生神经网络，从而产生网络级别的特性。神经环路中神经元的协调活动产生运动输出和认知功能。更重要的是，神经元活动通过活性依赖的分子和细胞变化反馈来调控基因表达。（图1）图1 神经科学的中心法则研究人脑途径的新方法在患者进行认知任务时进行的神经活动的术中记录可以在患者同意的情况下进行，以便深入了解人类行为的神经相关性（图2顶部）。从大脑中切除的组织可以在离体培养条件下维持，以促进单细胞电生理学和分子分析（图2中部）。同时，尸检组织标本提供了跨脑区和更广泛患者群体的可推广的见解（图2底部）。图2 推动人类大脑研究的方法2. 人类神经科学与临床实践开发精确调节基因、细胞或环路水平的治疗策略，以造福患有神经或精神疾病的患者是研究神经科学的一个重要目标。随着基础科学知识的快速增长，已逐渐发展出针对细胞或特定神经环路的新型精准工具，用于临床。基因定位与精准医疗基因组学、转录组学和蛋白质组学研究为我们提供了深入探索神经学和精神病学疾病机制的起点。通过基因相关性和外显子测序等研究，我们开始了解运动神经病、神经退行性疾病、癫痫、自闭症谱系障碍和精神分裂症等疾病的遗传风险结构基因定位与精准医疗。测序技术的快速进展使得遗传诊断能力得到显著提升，这在临床实践中对诊断和治疗提供了重要指导。细胞类型特异性分子靶向针对人类大脑特定细胞类型进行分子进入监测、靶向和操控的工具的出现，为追求机制和治疗研究开辟了机会。基因治疗提供了一种直接修复或替换缺陷基因的途径，特别适用于单基因遗传病。腺相关病毒（AAV）载体是一种成功应用于靶向神经系统组织的方法。AAV载体能够感染多种细胞类型，免疫原性低，并且能够在不需要整合到宿主染色体中的情况下长期表达引入的转基因。在神经学领域的一个成功案例是脊髓肌萎缩症，这是一种由SMN1或SMN2基因突变引起的严重神经退行性肌肉疾病。3. 人类神经科学相关伦理人类神经科学研究对患者志愿者至关重要。参与者应经过知情同意，其中包括描述组织收集和神经装置植入的风险，以及生成的数据如何被使用和与研究社区分享的详细信息。这一点尤为重要，因为手术患者参与作为研究对象的直接益处目前有限，而风险则可能具有显而易见和不可预测的严重性。对于组织收集，个体理解参与组织采集并不会改变其手术计划是至关重要的，只有临床需要切除的组织才会被用于研究。DISCUSSION•✦研究讨论✦•通过理解人类大脑结构和功能的基本原理，机制性地探索神经元和胶质细胞的遗传、细胞和神经生理学特性，并开发精确监测、靶向和替换大脑细胞的工具，我们将开始实现NIH BRAIN(Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies)计划雄心勃勃的目标。但如何最好地利用这些发现和技术进步，以及人类神经科学未来的前景，现在我们开始获取研究人类大脑所需的正确工具和机制，以及如何在责任和伦理框架内进行研究，这些问题仍有待确定。但无论如何，人类神经科学的时代已经开始，并将在未来十年内在基础和临床神经科学领域取得变革性发现！参考文献[1] Lee, A. T., Chang, E. F., Paredes, M. F., & Nowakowski, T. J. (2024). Large-scale neurophysiology and single-cell profiling in human neuroscience. Nature, 630(8017), 587–595. PROFILETomasz J. Nowakowski加利福尼亚大学旧金山分校课题组研究方向：基因突变如何成为神经系统疾病的病理生物学基础；利用尖端基因组技术以前所未有的分辨率研究人类大脑。END文案 | 叶如枫排版 | 叶如枫审核 | 叶如枫发布｜姜笑南世界生命科学大会RECRUIT关注我们，获取生命科学学界前沿｜促进更多的学术交流与合作业界前沿｜促进更快的产品创新与应用政策前沿｜促进更好的治理实践与发展