祝贺！我司助力客户登顶Cell！北京大学孙金鹏等团队首次证实靶向神经肽受体CCKBR的AD新疗法，助力大脑恢复年轻活力！
2025-12-01
中科新生命
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众所周知，内嗅皮层是最早出现阿尔茨海默病病理改变的区域之一。在内嗅皮层中，有一种含量非常丰富的神经肽——胆囊收缩素（CCK），CCK及其受体CCKBR构成的信号通路，在学习与记忆中发挥着重要作用。大脑中存在多种CCK变体肽，它们能够激活多种G蛋白亚型信号通路，包括但不限于Gs、Gq和Gi；其中CCK8s是最丰富的CCK变体。之前已经有研究发现，CCK8s可增强衰老大鼠的空间学习和记忆能力，但如何激活相关信号通路延缓阿尔茨海默病进展目前尚不清楚。
2025年11月20日，北京大学/山东大学基础医学院孙金鹏教授团队联合香港城市大学教授贺菊芳，北京大学教授张勇、副教授铁璐，香港中文大学（深圳）教授杜洋和北京宣武医院唐毅，在顶级期刊Cell (IF42.5)上发表一篇重磅研究论文“Elucidating pathway-selective biased CCKBR agonism for Alzheimer’s disease treatment”，该研究发现CCKBR-Gq信号通路的合成偏向性激动剂具有治疗阿尔茨海默病的潜力。中科新生命提供该研究中脑脊液样本的极微量蛋白质组检测分析工作。
研究材料
阿尔茨海默病（AD）患者的脑脊液、小鼠组织、小鼠细胞和其他细胞系等
技术方法
冷冻电镜（cryo-EM）、RT-qPCR、RNA-seq、Western Blot、免疫荧光、极微量蛋白质组等相关技术。
实验结果
1. CCK通过激活大脑中的CCKBR改善记忆衰退
为研究阿尔茨海默病发展过程中大脑内CCK信号的变化情况,建立了小鼠模型（如图1）。处于阿尔茨海默病晚期的5×FAD小鼠内嗅皮层区域CCK的表达显著降低了约 90%，而在海马体和皮层区域，CCKBR的表达则反而上调（图1A）。CCKBR敲除的小鼠也得到类似的结论，这表明在阿尔茨海默病进展过程中，CCK信号与记忆丧失之间可能存在相关性（图1B-C）。进一步分析Gs、Gq和Gi活性变化，Gnasfl/fl或Gnaqfl/fl小鼠的原代神经元也发现CCKBR激动剂CCKBR8s能够激活其下游的Gs、Gq和Gi信号（图1D-F）。综上所述，CCKBR对Gs或Gq信号的偏向性激活可能对学习和记忆具有作用。接下来收集AD患者的脑脊液进行Gi或Gq信号的变化分析，发现重度AD患者脑脊液多肽成分对CCKRB-Gq信号的激活作用显著低于轻度AD患者；对CCKRB-Gi信号的激活作用增强（图1K-L）。这些数据表明，在AD发展过程中，CCKRB的Gq活性可能会下调。对轻度和重度AD患者脑脊液（CSF）中两种已知的正常大脑中的CCKBR激动剂——胆囊收缩素肽（CCK8s和CCK4）进行了蛋白质组定量分析，发现重度AD患者的CCK8s低表达，CCK4高表达（图1M）。
图1 CCKBR激活缓解AD小鼠模型的记忆衰退
2. CCK8s-CCKBR的不同结合模式引导G蛋白偏向性
研究人员利用冷冻电镜（cryo-EM）解析了CCK8s-CCKBR-Gq，CCK8s-CCKBR-Gs,和CCK8s-CCKBR-Gi1复合物的结构（图2A）。阐明CCK8s特定相互作用模式对不同G蛋白亚型偶联的选择性，有助于CCKBR偏向性激动剂的设计（图2B-F）。结合丙氨酸突变扫描CCK8s前三个氨基酸与P1142.64、Q204ECL2和H364ECL3的相互作用是导致CCK8s选择性激活Gs信号的关键位点。结构分析和生化特征进一步表明，CCKBR口袋的T区、M区和B区的关键相互作用分别对Gs、Gq或Gi的偶联具有选择性贡献（图2C-F）。因此，通过靶向这些特定区域，可以开发出选择性激活Gs、Gq或Gi信号的CCKBR偏向性激动剂。
图2 CCK8s的不同结合模式引导G蛋白偏向性
3. 开发专一性Gi蛋白偏向性CCKBR激动剂Lyz-866、z-44和Gq蛋白偏向性CCKBR激动剂3r1
研究人员基于结构合理性设计以CCK4为初始模板开发具G蛋白亚型偏向性特征的CCKBR激动剂（图3A-B）, 对CCK4的N端进行乙酰化修饰，可增加CCK4与CCKBR的H364ECL3之间氢键的数量（图3C）。在苯丙氨酸的侧链中引入溴原子（形成Lyz-866），不仅使效力提高,对CCKBR具有选择性（图3D）,所以Lyz-866被确定为一种Gi偏向性激动剂（图3E）。研究人员进一步发现去除Lyz-866的两个N端残基，减少其与H207ECL2的接触，会增强其Gi偏向性。且发现一种小分子化合物z-44不具有激活CCKBR下游Gq和Gs的能力，激活Gi信号的能力与Lyz-866相近。因此，z-44也是一种CCKBR的Gi偏向性激动剂（图3F-K）。
图3 CCKBR的Gi偏向激动剂的结构设计
接下来以W⁵、M⁶和D⁷组合作为中心药效团来辅助设计Gq偏向性激动剂，以Lyz-866为模板，通过不同的修饰来开发Gq偏向性CCKBR激动剂（图 4A）。与Lyz-866和z-44类似，化合物 3r1被证实是一种Gq偏向性激动剂（图4F-G）。3r1-CCKBR-Gq复合物的结构如图4H-I所示。
图4 CCKBR的Gq偏向激动剂的结构设计
4. Gq偏向性激动剂3r1改善阿尔茨海默病模型小鼠的学习记忆障碍
研究人员进一步探究z-44和3r1对4月龄5×FAD小鼠的影响（图5A），结果表明，3r1提高了小鼠的学习和记忆能力，认知功能也有显著改善（图5B-E）。CCK8s和3r1均能改善5×FAD小鼠海马体长时程增强（LTP）的受损（图 5F）。3r1处理的小鼠p-Tau水平也显著降低（图5G），体内斑块的数量显著减少，而z-44则对小鼠没有显著影响（图5H-I）。
图5 Gq-偏向配体3r1减轻了AD小鼠模型的认知衰退
5. 3r1通过上调ADAM10和PLCB4发挥作用
对小鼠模型的海马体进行了无偏转录组分析，有537个基因显著上调，422个基因显著下调（图6A）。KEGG通路富集分析发现，接受3r1治疗的5×FAD小鼠中上调的差异表达基因（DEGs）显著富集在“钙信号通路”和“cGMP - PKG信号通路”，下调的差异表达基因显著富集在“AD通路”（图 6B）。Adam10与“AD通路”相关，且在3r1治疗后表达上调，海马体中α分泌酶的表达水平显著升高，游离sAPPα的水平也显著增加（图6C-E）。原代神经元中的ADAM10免疫荧光检测显示，Aβ处理显著降低ADAM10的表达，而3r1处理则能消除Aβ的这种作用（图6O-P）。
接下来探究了Gq和磷脂酶Cβ4（PLCB4）在调节ADAM10表达中的作用。3r1治疗显著增加了ADAM10的mRNA和蛋白质表达水平，而Gq/11抑制剂YM254890、PLC抑制剂U73122或CCKBR抑制剂L365260处理则会抑制（图6O-Q），这表明ADAM10表达水平的上调可能依赖于Gq信号。免疫染色和RT-qPCR分析均显示，敲低PLCB4会影响3r1诱导的ADAM10在蛋白质和mRNA水平上的增加（图 6R-T）。综上所述，这些结果表明，3r1通过上调CCKBR-Gq-PLCB4-ADAM10通路，对神经元发挥有益作用。
图6 3r1通过增加5×FAD小鼠的α-分泌酶活性和PLCB4表达减少斑块数量
总结
在该研究中，特异性的CCKBR-Gq偏向性激动剂3r1在动物模型中显著改善了记忆障碍、促进了长时程增强（LTP），并提高了小鼠的学习记忆能力。这些发现为CCKBR作为阿尔茨海默病治疗的潜在靶点提供了直接证据。3r1通过ADAM10-斑块通路有效减少Aβ沉积并抑制tau蛋白磷酸化。此外，3r1通过CCKBR-Gq-PLCB4信号通路促进阿尔茨海默病动物模型中的突触形成和神经元存活。确定PLCB4和DAM10在3r1抗阿尔茨海默病作用中的贡献。
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关于中科新生命
上海中科新生命生物科技有限公司（APTBIO）创立于 2004 年，由原中国科学院上海生命科学研究院蛋白质组研究中心孵化而来，是国内质谱多组学应用领域的开拓者。公司以 “AI + 质谱多组学” 双核驱动创新，构建智能化组学生态。拥有自主知识产权的质谱检测平台与 AI 大数据分析系统，聚焦科技服务、生物医药及大健康消费三大领域，为全球科研机构、医院、药企提供从基础研究到临床转化的一站式解决方案。融合多组学技术与人工智能，围绕生物标志物发掘、药物靶点筛选及个性化诊疗等方向，构建具有国际竞争力的组学数据库与算法模型，推动转化医学进程，加速创新药物研发，成为推动生命科学数字化升级的核心引领者。
