Biacore點亮骨質疏松癥治愈之路，讓骨頭重獲“青春”
由于破骨細胞的功能缺陷，Src基因缺失會導致嚴重的骨硬化，表明Src在破骨細胞中是必不可少的。因此，抑制Src激酶活性被認為是破骨細胞過度激活介導的骨質流失的有效治療策略。G蛋白偶聯受體 (GPCRs) 是約35%的獲批藥物的靶點，但目前尚不清楚GPCRs如何調節Src激酶活性，也不清楚這個GPCR是否可以作為治療破骨細胞相關骨質流失的有效治療靶點。
Src激酶去磷酸化抑制骨吸收并預防骨質流失
2024年2月12日，上海理工大學、海軍軍醫大學上海長征醫院、華東師范大學等科研單位合作在Nature子刊Nature Communications上發表了題為“Kisspeptin-10 Binding to Gpr54 in Osteoclasts Prevents Bone Loss by Activating Dusp18-mediated Dephosphorylation of Src”的研究論文，發現GPR54被其天然配體Kisspeptin-10 (Kp-10) 激活導致Dusp18去磷酸化Src激酶（圖1）。Kiss1、Gpr54和Dusp18敲除小鼠均表現出破骨細胞過度激活和骨質流失，Kp-10通過抑制體內破骨細胞活性來消除骨質流失。因此，Kp-10/Gpr54是***個很有前途的治療靶點，可以通過Dusp18介導Src激酶的去磷酸化來消除骨吸收。Biacore為GPR54與Src激酶相互作用以及GPR54與與Dusp18磷酸酶相互作用提供了關鍵數據。
圖1：上海理工大學等發表在Nature Communications上的科學研究成果及其工作模型
***先，科研人員通過對基因敲除的遺傳材料的分析，發現Kp-10/Gpr54主要通過抑制Src激酶的磷酸化水平來控制破骨細胞的形成和骨吸收。通過Biacore發現，GPR54的C端直接與Src激酶直接結合，親和力KD高達2.595 nM（圖2）。結果表明，Kp-10配體激活后的GPR54通過其C端招募Src激酶。
圖2：Biacore檢測GPR54與Src激酶結合的親和力/動力學
基因敲除的遺傳材料的分析，發現GPR54抑制Src激酶的磷酸化水平。那么，科研人員猜想，Kp-10刺激Gpr54后是否會招募***個磷酸酶來降低Src激酶的磷酸化水平？通過質譜分析發現了三個高潛力的磷酸酶DUSP18、PTPN6和PPP1CA。Biacore、CO-IP等結果顯示，GPR54的C端與人源DUSP18磷酸酶、鼠源DUSP18磷酸酶均能結合，親和力KD分別為40.27 nM和1.754 μM（圖3）。綜合以上結果表明，GPR54的C段在其配體Kp-10刺激下同時招募DUSP18磷酸酶和Src激酶。
圖3：Biacore檢測GPR54與人源DUSP18（左）、鼠源DUSP18磷酸酶（右）結合的親和力/動力學
進***步，科研人員通過Biacore還發現，DUSP18磷酸酶與與Src激酶也能直接結合，親和力KD高達5.887 nM（圖4）。因此，GPR54的C段在其配體Kp-10刺激下，同時招募DUSP18磷酸酶和Src激酶，促進DUSP18磷酸酶對Src激酶的去磷酸化，從而抑制Src激酶的磷酸化水平。至此，科研人員發現了整個信號通路，為治療破骨細胞相關骨質流失找到了有效治療靶點。
圖4：Biacore檢測DUSP18磷酸酶與Src激酶結合的親和力/動力學
當前骨質疏松***主流的治療手段為通過靶向阻斷RANK和RANKL的結合來抑制破骨細胞的活性，該合作團隊早在2016年同樣發表了關于骨質疏松癥的研究論文，其工作發表在醫學頂***期刊Nature Medicine上，題為“LGR4 is a receptor for RANKL and negatively regulates osteoclast differentiation and bone resorption”。本研究***次發現破骨細胞中***重要分化因子RANKL的***個新受體LGR4。Biacore為RANKL新受體的發現與確認提供了核心數據。 科研人員通過Biacore發現，全長LGR4胞外域與RANKL能夠結合，并且親和力KD高達52.2 nM。截短的LGR4胞外域與RNKL的結合明顯減弱，KD為1.527 μM。而進***步截短的LGR4胞外域與RNKL不結合（圖5）。表明，LGR4與RANKL直接結合，且完整的LGR4胞外域對于其與RANKL結合至關重要。在四個骨質疏松癥小鼠模型中， LGR4-ECD處理后，降低了破骨細胞活性并增加了骨密度。因此，LGR4-ECD在體外和體內充當RANKL的分子誘餌受體，并抑制RANKL誘導的破骨細胞活化和骨質流失，從而有效改善骨質疏松癥。
圖5：Biacore檢測RANKL與LGR4胞外域（全長、截短、更短）的親和力/動力學
Biacore作為唯***被中美日等多***藥典收錄的分子互作檢測“金標準”，已廣泛應用到基礎科研與藥物開發的多個領域。截至目前，借助Biacore累計發表的文章已突破60000篇，超過100種的已上市藥物的研發、申報、生產過程中也均有Biacore的身影。同樣期待越來越多骨科相關疾病的治病機制被發現、藥物被開發，造福臨床，造福人類。
(文章來源于儀器網)
