靶向μ-阿片受体的单克隆抗体通过增强吗啡诱导的受体内吞减轻吗啡耐受

Monoclonal antibody targeting mu-opioid receptor attenuates morphine tolerance via enhancing morphine-induced receptor endocytosis.

作者信息Jia-Jia Zhang, Chang-Geng Song, Miao Wang, Gai-Qin Zhang, Bin Wang, Xi Chen, Peng Lin, Yu-Meng Zhu, Zhi-Chuan Sun, Ya-Zhou Wang, Jian-Li Jiang, Ling Li, Xiang-Min Yang, Zhi-Nan Chen
PMID38024852
发布时间2023-10
DOI10.1016/j.jpha.2023.06.008

实验完整度

包含体外细胞模型(HEK293T、SH-SY5Y)、体内动物模型(小鼠)、功能验证(内吞、耐受行为)和机制验证(siRNA、shRNA敲低GRK2/β-arrestin2)等独立证据层级。

主要模型

HEK293T-MOR细胞 SH-SY5Y细胞(视黄酸诱导分化) C57BL/6小鼠模型

重点核对

3A5C7单克隆抗体(10 μg/mL)与吗啡(10 μM)共同处理HEK293T-MOR和SH-SY5Y细胞 GRK2和β-arrestin2的siRNA敲低及shRNA敲低验证 慢性鞘内注射3A5C7(4 μg, 5 μL)联合吗啡皮下注射(10 mg/kg) 急性鞘内注射3A5C7(4 μg, 5 μL)在慢性吗啡处理后 热板实验和纳洛酮诱导的戒断跳跃测试

摘要

吗啡是一种常用的镇痛药,通过激活μ-阿片受体(MOR)发挥作用,但其具有耐受性等显著副作用。尽管吗啡诱导MOR内吞的效率低下是吗啡耐受发生的基础,但目前尚无有效治疗吗啡耐受的方法。在本研究中,我们旨在开发一种精确靶向MOR的单克隆抗体(mAb),并确定其对吗啡耐受的治疗效果及潜在分子机制。我们通过杂交瘤技术,采用DNA免疫联合细胞免疫的策略,成功制备了靶向MOR的单克隆抗体,命名为3A5C7,并鉴定其为免疫球蛋白G单克隆抗体,对MOR具有高特异性和亲和力,且能结合具有空间构象的抗原。用3A5C7处理HEK293T和SH-SY5Y两种细胞系后,通过免疫荧光染色、流式细胞术、Western blotting、免疫共沉淀和基于小干扰RNA(siRNA)的敲低实验证明,3A5C7通过G蛋白偶联受体激酶2(GRK2)/β-arrestin2依赖机制增强吗啡诱导的MOR内吞。该单克隆抗体还允许MOR从细胞质回收到质膜,并减弱吗啡诱导的MOR磷酸化。我们使用视黄酸诱导的分化SH-SY5Y细胞建立了体外吗啡耐受模型。Western blot、酶联免疫吸附测定和siRNA敲低实验显示,3A5C7单克隆抗体通过GRK2/β-arrestin2通路减弱了腺苷酸环化酶过度活化(吗啡耐受的体外生物标志物)。此外,体内热板实验表明,慢性鞘内注射3A5C7能显著减轻小鼠的吗啡耐受,戒断跳跃实验显示,慢性和急性鞘内注射3A5C7均能减轻吗啡依赖。最后,鞘内电穿孔递送沉默短发夹RNA证明,3A5C7在体内的抗耐受和抗依赖效果是通过GRK2/β-arrestin2通路增强吗啡诱导的MOR内吞所介导的。总之,我们的研究提供了一种靶向MOR的治疗性单克隆抗体3A5C7,通过增强吗啡诱导的MOR内吞来治疗吗啡耐受。3A5C7单克隆抗体显示出治疗临床吗啡耐受的转化价值。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
开发一种靶向MOR的单克隆抗体,并评估其对吗啡耐受的治疗效果及分子机制。
核心机制
3A5C7单克隆抗体通过增强吗啡诱导的MOR内吞,依赖于GRK2/β-arrestin2通路,从而减轻吗啡耐受和依赖。
主要证据
体外实验显示3A5C7增强吗啡诱导的MOR内吞、促进受体回收、抑制MOR磷酸化和AC过度活化;siRNA敲低GRK2或β-arrestin2逆转这些效应;体内实验显示慢性鞘内给予3A5C7减轻吗啡耐受和依赖,且shRNA敲低GRK2或β-arrestin2后效应消失。
研究意义
本研究提供了靶向MOR的单克隆抗体3A5C7,作为治疗吗啡耐受的新策略,具有临床转化潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单克隆抗体3A5C7的制备与鉴定

开发并验证靶向MOR的单克隆抗体,并评估其特异性、亲和力和构象结合能力。

通过DNA免疫联合细胞免疫的杂交瘤技术制备单克隆抗体,并使用Western blot、ELISA、免疫荧光、流式细胞术和ITC鉴定其特性。

2

体外验证3A5C7增强吗啡诱导的MOR内吞

确定3A5C7是否促进吗啡诱导的MOR内吞。

在HEK293T-MOR和SH-SY5Y细胞中,通过免疫荧光、流式细胞术和Western blot检测MOR的内吞。

3

验证MOR内吞依赖GRK2/β-arrestin2通路

探究3A5C7促进MOR内吞的分子机制。

检测GRK2表达和β-arrestin2转位,并通过siRNA敲低GRK2或β-arrestin2后观察MOR内吞的变化。

4

验证3A5C7促进MOR回收

评估3A5C7是否影响MOR内吞后的回收。

在诱导MOR内吞后移除吗啡和抗体,通过免疫荧光、流式细胞术和Western blot检测MOR回收。

5

体外验证3A5C7减轻吗啡耐受

评估3A5C7在体外对吗啡耐受标志物的影响。

检测MOR磷酸化(S375)、cAMP积累和PKA表达,并通过siRNA敲低验证GRK2/β-arrestin2的依赖性。

6

体内验证3A5C7减轻吗啡耐受和依赖

评估3A5C7在动物模型中对吗啡耐受和依赖的治疗效果。

通过鞘内导管给予3A5C7,进行热板测试和纳洛酮诱导的戒断跳跃测试,并检测相关分子标志物。

7

验证体内机制:GRK2/β-arrestin2通路

确证3A5C7在体内的作用机制依赖于GRK2/β-arrestin2。

通过鞘内电穿孔递送shRNA敲低DRG中的GRK2或β-arrestin2,评估3A5C7的抗耐受和抗依赖效果。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基Life Technologies--
DMEM培养基Life Technologies--
胎牛血清Gibco--
视黄酸Sigma-Aldrich--
DAMGOSigma-Aldrich--
莫能菌素Sigma-Aldrich--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
抗MOR抗体Abcamab137460
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗GRK2抗体Proteintech13990-1-AP
抗β-arrestin2抗体Proteintech10171-1-AP
抗磷酸化MOR Ser375抗体Cell Signaling Technology3451
抗PKA抗体Cell Signaling Technology4782
抗微管蛋白抗体Cell Signaling Technology2146
抗Na+/K+-ATP酶α1亚基抗体Santa Cruz Biotechnologysc-21712
抗Rab5抗体Biorbytorb153348
抗LAMP-1抗体Proteintech21997-1-AP
RIPA裂解液Sigma-Aldrich--
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
磷酸酶抑制剂混合物Roche--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific Inc.--
PVDF膜Amersham Biosciences--
增强化学发光试剂Pierce Biotechnology--
cAMP ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0056c
乳酸脱氢酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
RNA提取试剂盒OMEGA--
PrimeScript逆转录试剂盒TAKARA Bio--
SYBR Green I荧光染料TAKARA Bio--
抗MOR N端抗体Alomone LabsAOR-011
FITC标记二抗Invitrogen--
Alexa 488标记驴抗小鼠IgGThermo Fisher Scientific Inc.--
Alexa 555标记驴抗兔IgGThermo Fisher Scientific Inc.--
Alexa 555标记驴抗山羊IgGThermo Fisher Scientific Inc.--
小鼠IgGThermo Fisher Scientific Inc.--
G418遗传霉素Thermo Fisher Scientific Inc.--
嘌呤霉素文中未明确说明--
质膜蛋白提取试剂盒Invent BiotechnologiesSM-005
免疫共沉淀试剂盒Thermo Fisher Scientific Inc.26149
抗MOR抗体Alomone LabsAOR-011
MicroCal iTC200等温滴定量热仪GE HealthCare--
LSR Fortessa流式细胞仪BD Biosciences--
ABI 7200实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
miniOpticon实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
GraphPad Prism统计软件GraphPad Software--
聚乙烯导管RWD Life Science Co., Ltd.--
镍铬合金丝Wire Tronic0.0026″
脉冲发生器BTX Harvard Bioscience--
微量注射泵Baoding Longer Precision Pump Co., Ltd.--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
3A5C7单克隆抗体制备
免疫方案(DNA和细胞免疫的剂量、时间间隔)、细胞融合与筛选方法
阅读提示:材料与方法2.1节及补充图S1、S2
细胞培养
细胞系(HEK293T、SH-SY5Y)的培养基成分、FBS浓度、G418浓度(800 μg/mL)、视黄酸浓度(10 μM)
阅读提示:材料与方法2.2节
MOR内吞实验
药物处理浓度(吗啡10 μM、3A5C7 10 μg/mL)、处理时间(72小时)
阅读提示:结果3.2节及图1图注
siRNA敲低
siRNA序列、转染试剂浓度、敲低时间(48小时)
阅读提示:材料与方法2.4节
体外耐受模型
SH-SY5Y分化诱导条件(RA浓度、时间)、吗啡处理浓度和时间、cAMP检测方法
阅读提示:结果3.1和3.5节
体内耐受实验
小鼠品系(C57BL/6)、给药途径(皮下、鞘内)、剂量(吗啡10 mg/kg、3A5C7 4 μg)、给药频率和时间
阅读提示:材料与方法2.13节及图6B
体内依赖实验
慢性吗啡递增剂量方案、纳洛酮剂量(1 mg/kg)、戒断跳跃计数时间
阅读提示:材料与方法2.13和2.16节
鞘内电穿孔
shRNA病毒滴度(109 PFU)、电穿孔参数(200 V, 75 ms, 5次)
阅读提示:材料与方法2.14节