新药研发中心公共服务平台大型仪器系列介绍丨Monolith分子互作仪

药物研发

★ 新型冠状病毒3CLpro蛋白酶抑制剂筛选—中国医学科学院岑山研究团队

原文：https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2022.105419

严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）是导致全球新冠肺炎疫情爆发的病原体。SARS-CoV-2的3CLpro蛋白酶在病毒复制中起关键作用，已成为抗病毒药物设计的理想靶点。2022年9月23日，中国医学科学院岑山研究团队在Antiviral Research在线发表了研究成果“Repurposing of HIV/HCV protease inhibitors against SARS-CoV-2 3CLpro”。

在这项工作中，作者先筛选了SARS-CoV-2 3CLpro抑制剂，然后应用MST技术检测HIV/HCV蛋白酶抑制剂的结合活力。作者发现26种蛋白酶抑制剂中的9种以剂量依赖的方式有效地抑制SARS-CoV-2 3CLpro的活性，其中四种化合物在体外表现出与3CLpro结合的能力。

为了测试SARS-CoV-2 3CLpro是否是这些靶点的直接靶点，作者进行了微量热泳动（MST）分析，以评估这些靶点在体外与SARS-CoV-2 3CLpro的结合能力，以探索靶点对SARS-CoV-13CLpro的可能作用机制。如图所示，9种化合物中的4种显示出与SARS-CoV-2 3CLpro结合的浓度响应曲线。其中Simeprevir对SARS-CoV-2 3CLpro的结合亲和力最强，Kd值为2.10μM。Bevirimat显示出与SARS-CoV-2 3CLpro的中等结合，Kd值为10.50μM。Nelfinavir和Telaprevir与SARS-CoV-2 3CL pro的结合较弱，Kd分别为91.62μM和62.95μM。

★ 靶向雄激素受体液-液相分离的药物开发—上海奕拓医药及上海中国科学院生物与化学交叉研究中心

原文：https://doi.org/10.1038/s41589-022-01151-y

前列腺癌是全球男性最常见的癌症之一。早期、低级别的癌症可以通过手术或放射成功治疗。对于患有前列腺以外的高级别肿瘤的患者，标准治疗与雄激素治疗相结合。雄激素消融阻断前列腺肿瘤赖以生长和存活的男性激素，最初是有效的；然而，在没有雄激素的情况下，前列腺癌会再次生长，并发展为更具侵袭性的形式，称为去势抵抗型前列腺癌（CRPC）。

抗去势前列腺癌患者不可避免地会对抗雄激素疗法产生耐药性，部分原因是雄激素受体（AR）突变或剪接变体能够恢复AR信号。2022年10月13日，上海奕拓医药及上海中国科学院生物与化学交叉研究中心的研究人员在nature chemical biology在线发表了研究成果“Targeting androgen receptor phase separation to overcome antiandrogen resistance”。

作者筛选到ET516小分子可以很好的抑制该复合体形成，达到治疗效果。在这项研究中，来自于NanoTemper的微量热泳动MST互作技术以及nanoDSF蛋白稳定性技术发挥了重要的作用，分别从Kd与TSA两个方面确定了ET516小分子与蛋白的亲和。对于无序蛋白，因为其蛋白的无序性的特性，其他常规方法难以进行检测。在这篇工作中，通过MST技术及nanoDSF技术，很好的筛选到目的分子。对于分子互作亲和力的检测，Monolith系列仪器不依赖于分子量的改变，蛋白用量少，对于蛋白聚集耐受度高，可以轻松表征不同类型的分子间相互作用。

癌症研究

★ 靶向乳酸代谢的工程仿生纳米颗粒治疗胶质瘤—中科院过程所马光辉院士/魏炜研究员

原文：https://doi.org/10.1038/s41467-022-31799-y

乳酸代谢异常在肿瘤发生发展中发挥重要作用，因此乳酸代谢调控拥有巨大的抗癌治疗潜力。中科院过程所魏炜/马光辉团队与合作单位针对胶质母细胞瘤 (GBM) 中乳酸水平随肿瘤恶性程度逐步升高，开发出新型仿生纳米颗粒，探索GBM协同治疗新策略。相关工作于2022年7月21日以“Engineered biomimetic nanoparticles achieve targeted delivery and efficient metabolism-based synergistic therapy against glioblastoma”为题，发表在Nature Communications上。

研究人员利用GBM中乳酸水平升高，选择血红蛋白（Hb）和乳酸氧化酶（LOX）作为代谢治疗工具，抑制GBM细胞增殖。另一方面，乳酸代谢产物过氧化氢（H2O2）可进一步用于针对GBM的化学激发光动力学治疗（PDT），治疗工具为化学发光剂CPPO和光敏剂Ce6。

研究人员通过微量热泳动(MST)实验检测到Hb和LOX蛋白均可以直接结合CPPO（见下图）。因此,Hb，LOX，CPPO和Ce6可一步自组装并封装进膜材料中，形成仿生纳米颗粒。

MST技术测定CPPO与Hb和 LOX之间的相互作用进一步实验显示，该仿生纳米颗粒可穿透血脑屏障，实现GBM的靶向递送。而在GBM小鼠模型中，仿生纳米颗粒表现出显著的抗癌作用，展示了靶向乳酸代谢的治疗策略在GBM中良好的临床应用前景。

★胃癌基因治疗新靶点CPEB3作用机制研究— 中山大学附属第一/第七医院和广东医科大学研究团队

原文：https://doi.org/10.1038/s41388-022-02454-z

胃癌是世界范围内第五大常见恶性肿瘤，且国内患者总体生存率较低。2022年9月6日，中山大学附属第一杨东杰教授、附属第七医院何裕隆教授及合作团队以“CPEB3 suppresses gastric cancer progression by inhibiting ADAR1-mediated RNA editing via localizing ADAR1 mRNA to P bodies”为题在Oncogene杂志发表研究论文，报道了胞浆聚腺苷酸化元件结合蛋白3 (CPEB3) 通过抑制ADAR1介导的RNA编辑，进而抑制胃癌恶性进展的研究; 并揭示了CPEB3可作为胃癌治疗的潜在新靶点。

本研究通过转录组等分析发现了胃癌中一个可能的治疗靶点—RNA结合蛋白CPEB3，并证明了CPEB3对胃癌的恶性进展有抑制效果。在分子机制层面，作者发现了CPEB3在胃癌中的新作用靶点—RNA腺苷脱氨酶1 (ADAR1): CPEB3将ADAR1 mRNA转移到P小体，从而抑制ADAR1 mRNA翻译，造成ADAR1介导的RNA编辑受阻。

其中, 研究人员通过微量热泳动 (MST) 实验证明了CPEB3与P小体主要组成蛋白GW182可以直接发生相互作用。进一步以GW182的不同结构域分别与CPEB3 (440-698AA) 进行互作检测，还确认了GW182的serine-rich结构域 (403-860AA) 是CPEB3结合位点。

MST实验鉴定GW182蛋白中CPEB3结合位点鉴于胃癌中CPEB3表达下调而ADAR1介导的RNA编辑异常，本研究最后使用小鼠肿瘤模型评估了靶向CPEB3的AAV基因治疗效果，结果显示出该策略极具阻断胃癌进展的临床应用前景。

更多应用实例见公众号“Nano Temper”中“资源库”中的“应用案例汇总”，链接如下：https://a.d4t.cn/ZXmj3T。

由于monolith检测前期样品准备费时费钱，为促进师生能更有效使用该仪器和检测方法，保证实操培训的效果，我们利用厂家资源，设置了前期的理论培训内容和对应的测试题，具体要求和指引如下：

★ 进入公众号”NanoTemper”，按下图指引找到“MO_分子互作仪”的教学视频。

★ 观看“技术原理及应用”的两个教学视频和“实验流程设置、数据解读”部分的六个教学视频，总计约50分钟。

★ 进入广东药科大学“大型仪器设备共享平台”（openlab.gdpu.edu.cn/) ，找到monolith 分子互作仪设备页面，完成在线考试并申请培训。仪器管理人员将根据申请人数不定期进行仪器实操培训。