癌症是困擾人類的一大健康問題。對抗癌症最普遍的方法是放化療。然而，放化療本身産生的副作用讓患者生活品質嚴重下降，例如奧沙利鉑引起的冷超敏等神經病理性疼痛，且目前沒有針對此症狀的有效防治手段。TRPM8離子通道是人體内的低溫與疼痛感受器，TRPM8和其它溫度感受TRP通道的發現者獲得了2021年諾貝爾生理學或醫學獎。是以，如何開發精準靶向TRPM8離子通道的調控分子，用以降低鉑類化療藥物誘發的神經病理性疼痛，這是值得深入探究的一個科學問題。
2021年10月17日，來自浙江大學基礎醫學院生物實體學系的楊帆團隊、浙江大學腦科學與腦醫學學院徐貞仲團隊以及東北林業大學的楊仕隆團隊在Advanced Science 雜志上發表研究論文Rational design of a modality-specific inhibitor of TRPM8 channel against oxaliplatin-induced cold allodynia ，通過運用基于TRPM8結構的熱點中心計算設計政策，獲得了環肽抑制劑DeC-1.2。該環肽特異地抑制TRPM8的配體激活，進而在不影響動物體溫的前提下，實作對奧沙利鉑引起的冷超敏疼痛的有效鎮痛。
鉑類化療藥物是癌症化療常用的藥物。然而，使用鉑類化療藥物難免會産生副作用。例如，奧沙利鉑 (Oxaliplatin) 通常用作結腸直腸癌和胃癌等許多癌症治療的一線化療藥物。服用奧沙利鉑的患者中高達89%會出現急性神經毒性，通常表現為患者在正常涼爽的環境溫度中反而感到極度寒冷且手臂和腿等部位疼痛難忍。這種神經病理性症狀被定義為奧沙利鉑化療誘導的冷痛覺敏化反應。目前沒有針對此症狀的有效防治手段。
TRPM8通道與奧沙利鉑誘導的冷痛覺敏化等神經病理性過程有關。TRPM8是一類表達在傷害性刺激感受神經元上的非選擇性陽離子通道。該通道在低于28 ℃的溫度環境下被激活，是以它是哺乳動物的冷感受器。此外，作為多模态受體，TRPM8也能被多種實體刺激或化學配體激活，比如薄荷醇和Icilin 以及跨膜去極化等。在奧沙利鉑誘導的冷痛覺敏化小鼠模型中，傷害性背根神經節(DRG)神經元中TRPM8通道的表達水準顯著升高。更重要的是，在TRPM8敲除鼠中，奧沙利鉑的使用沒有使其出現冷痛覺敏化反應。是以，TRPM8離子通道是治療奧沙利鉑誘導的冷痛覺敏化反應的有效藥物靶點。
那麼，TRPM8通道的抑制劑會不會是治療奧沙利鉑誘導的冷痛覺敏化反應的有效藥物候選呢？前人的研究顯示，單純抑制TRPM8時也許可以緩解冷痛覺敏化反應，但是會引起體溫下降、溫度感應異常等副作用。由于TRPM8是多模态受體，大多數泛模式抑制劑會不加以區分地抑制TRPM8的多種激活模式，是以，它們往往會使患者基礎體溫下降或者使其冷感覺出現絮亂，這也是目前已知的小分子化合物在臨床試驗中屢屢遭敗的重要原因。為了突破此類泛模式抑制劑的短闆，一種政策是開發抑制TRPM8的配體激活而不影響其冷激活的激活模式特異性抑制劑。
随着結構生物學領域的飛速發展，部分物種的TRPM8通道蛋白高分辨率三維冷凍電鏡結構已解析。這讓作者有機會基于靶點蛋白質的結構進行調控分子的理性設計。理性設計方法耗時較短，經濟成本低且成功率也比傳統篩選方法有所提高。作者在本研究中基于TRPM8的高分辨率三維冷凍電鏡結構，運用熱點中心政策理性設計獲得了一系列多肽類調控分子。經化學合成獲得以上設計類多肽分子後，作者團隊開展了從體外、離體以及體内不同層次的功能驗證明驗。通過幾輪設計優化和功能驗證後，作者團隊獲得了一條環狀短肽DeC-1.2。DeC-1.2在體外電生理驗證中能夠高效抑制TRPM8的配體 (薄荷醇) 激活而不影響其冷激活。HEK細胞和小鼠DRG神經元的體外鈣成像以及Icilin誘導的小鼠濕狗樣顫抖行為實驗等方法進一步驗證了DeC-1.2的高效靶向性。同時，作者團隊運用單通道電生理等方法，驗證了DeC-1.2的激活模式特異性以及亞基選擇性。最後，DeC-1.2在奧沙利鉑誘導的冷痛覺敏化模型鼠中顯著減弱了模型鼠的冷痛，且DeC-1.2并沒有影響小鼠的基礎體溫。
浙江大學基礎醫學院生物實體學系博士研究所學生阿爾孜古麗·艾爾肯、浙江大學腦科學與腦醫學學院博士後謝亞凱以及東北林業大學的董文琪博士研究所學生為該論文的共同第一作者，浙江大學基礎醫學院生物實體學系楊帆研究員、浙江大學腦科學與腦醫學學院徐貞仲研究員以及東北林業大學楊仕隆教授為該論文的共同通訊作者。
原文連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202101717
楊帆課題組專注于離子通道膜蛋白的功能與動态構象變化研究，以及基于蛋白質三維結構的生物大分子理性設計。圍繞着刺激感受的TRP通道，深入研究了低溫、高溫、辣椒素、薄荷醇以及多肽大分子等實體化學因素激活TRPV1與TRPM8通道的動态門控機制，并開發了針對TRPV1、TRPM8通道的具有鎮痛效果的調控分子。2017年實驗建立以來，在Nature Communications (2020a, 2020b, 2020c，2019，2018)、PNAS (2020，2016，2010)、Advanced Science (2021a, 2021b, 2020)、PloS Biology (2018) 等知名學術期刊上以通訊作者（含共同）身份發表多篇文章。
楊帆課題組目前在膜蛋白結構解析、電生理、蛋白質計算模組化與理性設計等研究方向招聘博士後，詳細資訊請見實驗室網站https://person.zju.edu.cn/fanyang
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