GPR37L1小分子调节剂的虚拟筛选用于神经病理性疼痛

Virtual screening of GPR37L1 small-molecule modulator for neuropathic pain

作者信息Sharat Chandra, Jing Xu, Sangsu Bang, Ran Guo, Ru-Rong Ji
PMID42615502
期刊Pain
发布时间2026-09-01
DOI10.1097/j.pain.0000000000004075

实验完整度

包含虚拟筛选、分子动力学模拟、体外细胞功能实验(如铊离子流入、BRET、钾离子测定)、体内动物模型(CIPN和SNI)以及基因敲除验证等独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

HEK293细胞(表达GPR37L1) 小鼠原代卫星胶质细胞(SGC) 人原代卫星胶质细胞(SGC) 小鼠神经病理性疼痛模型(CIPN和SNI)

重点核对

P06剂量(3.6 μg鞘内注射) GPR37L1依赖(使用Gpr37l1敲除小鼠) 给药方式(鞘内注射) 疼痛行为检测(von Frey机械刺激、丙酮冷刺激) 检测时间点(1小时至24小时)

摘要

越来越多的证据表明,胶质细胞在神经病理性疼痛的发生、维持和消退中起关键作用。然而,缺乏胶质细胞特异性的疼痛管理分子靶点。我们最近鉴定了G蛋白偶联受体GPR37样1(GPR37L1)作为胶质细胞选择性受体,在星形胶质细胞和卫星胶质细胞(SGCs)中表达,且GPR37L1保护免受神经病理性疼痛的发展,突显其作为神经胶质调节的有前景靶点。基于我们发现的促消退脂质介质Maresin-1作为GPR37L1的内源性配体,本研究旨在鉴定具有改善合成可及性和镇痛持续时间的小分子GPR37L1激动剂。使用虚拟筛选结合分子动力学模拟,我们鉴定出化合物P06作为具有最高预测结合亲和力的首选候选物。在体外,P06在表达GPR37L1的细胞中诱导剂量依赖性的钾离子内流。在化疗诱导的周围神经病变和 spared nerve injury(SNI)小鼠模型中评估了P06的镇痛效果。单次鞘内注射P06在超过24小时内产生强效且持久的化疗诱导的机械性异常性疼痛抑制。在Gpr37l1基因敲除小鼠中该效应完全消除,证实了受体依赖性机制。P06还减轻了SNI诱导的机械/冷异常性疼痛,并减轻了DRG中SGCs的神经损伤诱导的反应性胶质增生。机制上,P06直接作用于人和小鼠SGCs,增强钾水平并抑制紫杉醇诱导的IL-1β释放。总之,这些发现确立了GPR37L1作为胶质特异性治疗靶点,并表明小分子激活GPR37L1可有效缓解神经病理性疼痛。

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
寻找可作为GPR37L1激动剂、具有改进合成可及性和更长镇痛持续时间的小分子化合物,并验证其缓解神经病理性疼痛的作用及机制。
核心机制
P06激活GPR37L1,通过Gβγ信号通路增强KCNJ3/KCNJ10钾通道功能,恢复钾离子稳态,并抑制IL-1β释放,从而减轻神经病理性疼痛。
主要证据
虚拟筛选与分子动力学模拟预测P06与GPR37L1结合;体外实验显示P06诱导G蛋白激活及铊离子内流;在CIPN和SNI小鼠模型中,单次鞘内注射P06产生持续镇痛,且该效应在Gpr37l1敲除小鼠中消失;P06还抑制SNI诱导的GFAP和Iba1上调,并在人和小鼠SGC中恢复钾水平、抑制PTX诱导的IL-1β释放。
研究意义
作者提出GPR37L1在SGC中的治疗性靶向可为神经病理性疼痛提供新的治疗策略,并指出P06是开发未来镇痛药的先导化合物,但需进一步的药物化学优化以改善药代动力学性质。

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

虚拟筛选与计算模拟

从大型化合物库中鉴定与GPR37L1高亲和力结合的小分子候选物,并预测其结合模式的稳定性。

使用Mcule数据库的1000万化合物,基于MaR1结构进行相似性搜索,获得约10万化合物;进行分子对接、KDEEP深度学习结合亲和力预测和MD模拟,筛选出5个候选物,其中P06(Mcule-2884027413)具有最低结合自由能(-9.94 kcal/mol)。对P06进行1000 ns MD模拟稳定性评估,并进行GLU210和GLU375丙氨酸突变的模拟。

2

体外功能验证

验证P06是否激活GPR37L1并调节下游离子通道功能。

在表达GPR37L1的HEK293细胞中进行BRET实验检测G蛋白激活,进行铊离子流入实验检测钾通道活性;在小鼠和人原代SGC培养中检测细胞因子释放和钾离子水平。

3

体内镇痛效果评估

评估P06在神经病理性疼痛小鼠模型中的镇痛效果及其剂量依赖性和GPR37L1依赖性。

建立CIPN(紫杉醇腹腔注射)和SNI模型,鞘内给予P06,通过von Frey纤维和丙酮实验检测机械和冷异常性疼痛;使用野生型、杂合子和敲除小鼠验证GPR37L1依赖性;进行开放场和转棒实验评估运动功能;进行条件位置偏爱实验评估自发痛。

4

机制探索

探究P06调节SGCs功能和神经炎症的机制。

使用免疫组化检测DRG中GFAP和Iba1表达;在人和小鼠SGC培养中检测IL-1β释放和钾离子水平;通过单细胞RNA测序数据meta分析验证GPR37L1和KCNJ3在SGC中的共表达。

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
Mcule数据库----
InfiniSeeBioSolveIT GmbH--
Schrodinger套件2019-4Schrodinger--
ChemPlot----
GPCR-ModSim----
Chai-1----
Autodock 4----
KDEEP----
DESMOND----
紫杉醇Sigma-AldrichT7402
Maresin 1Cayman Chemical10878
杜氏改良Eagle培养基----
胎牛血清Gibco--
TrypLE Express试剂Gibco12604013
胶原酶/分散酶Roche Diagnostics--
含GlutaMAX的DMEM/F12培养基ThermoFisher--
Lonza 4D核转染仪Lonza--
FluorofurimazineSelleckchemE1620
IPG-1 AM染料Ion Bioscience3041F
小鼠IL-1β ELISA试剂盒ProteintechKE10003
小鼠IL-6 ELISA试剂盒ProteintechKE10007
小鼠TNF-α ELISA试剂盒ProteintechKE10002
抗Iba1抗体Wako019-19741
抗GFAP抗体MilliporeSigmaG3893
Alexa Fluor 488偶联抗兔二抗Invitrogen--
Alexa Fluor 555偶联抗小鼠二抗Invitrogen--
Zeiss LSM 780共聚焦显微镜Zeiss--
Tecan Infinite M200 Pro酶标仪Tecan--
von Frey纤维丝Stoelting--
ANY-Maze软件Stoelting--
条件位置偏爱箱Med Associates--
转棒仪IITC Life Science--

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
虚拟筛选
数据库版本、相似性搜索参数、对接和模拟条件
阅读提示:Methods 2.1和2.2
动物实验
小鼠品系、年龄、性别、饲养条件、CIPN模型建立(PTX剂量和注射频率)、SNI手术细节、鞘内给药剂量和体积
阅读提示:Methods 2.4
行为学测试
von Frey纤维型号、测试方法、丙酮测试方法、设备型号
阅读提示:Methods 2.5和2.6
细胞实验
细胞系和培养条件、转染方法、P06和MaR1浓度、检测方法(BRET、铊流入、ELISA、钾测定)
阅读提示:Methods 2.9-2.13
免疫组化
抗体稀释度、组织处理、图像采集和定量分析参数
阅读提示:Methods 2.7