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如何在疼痛疗法中使用芋螺毒素

芋螺毒素是在海洋锥蜗牛产生的用于捕食和防御的毒液中发现的生物活性肽。它们被用作研究疼痛信号的药理学工具,并有可能成为新型镇痛药。迄今为止,已发现超过10,000个芋螺毒素序列。维也纳大学化学系的Markus Muttenthaler副教授和澳大利亚昆士兰大学的同事是毒液药物发现领域的专家,现在概述了最高水平的芋螺毒素研究现状,同类杂志“化学评论”。在另一项最近发表的研究中,研究人员还开发了荧光标记的芋螺毒素版本,以可视化细胞中的疼痛受体。

海洋掠食性锥蜗牛以其有效的捕食策略而闻名,它可以帮助相对缓慢移动的动物捕获诸如鱼类或软体动物的猎物并自卫。锥形蜗牛借助非常有选择性且有效的毒液肽混合物使麻痹并杀死猎物,毒液肽通过鱼叉状针注入猎物。

维也纳大学生物化学研究所的马库斯·穆滕塔勒(Markus Muttenthaler)说:“锥蜗牛可以控制它们的毒液成分,取决于它们是狩猎还是捍卫自己。”“对于疼痛研究,我们特别对捍卫锥蜗牛的毒液感兴趣,因为其成分旨在引起疼痛,并且其各个成分可用于研究疼痛途径,” ERC起始补助金获得者指出。

物种和化合物的多样性

迄今为止,已知约有750种锥蜗牛。典型的毒液包含数百至数千个生物活性肽,典型长度为10至40个氨基酸。这些芋螺毒素显示出明确定义的蛋白样结构,可通过多个二硫键构架加以稳定。芋螺毒素还对人类受体(例如离子通道)具有活性,这尤其令人关注,因为它们因此可用作研究人类疼痛途径的工具。

Markus Muttenthaler解释说:“由于毒素的非凡效能和选择性使我们能够研究离子通道的各个亚型,而这在以前是不可能的,因此毒素已彻底改变了疼痛研究领域。”借助芋螺毒素,研究人员现在可以确定不同受体亚型的生理学和病理学相关性。

一种芋螺毒素已经获得FDA批准(Prialt®)用于治疗严重的慢性疼痛。Muttenthaler说,它可以直接施用于脊髓,在脊髓上可以特异性地阻断疼痛传递离子通道的亚型-“它的作用力是吗啡的1000倍,并且没有引起依赖的症状,这是阿片类药物的一个大问题”。目前的研究集中在已经可以靶向脊髓外部神经末梢的芋螺毒素上,这将有助于给药。“这将使我们能够在疼痛信号传输到中枢神经系统之前对其进行拦截。”

使用芋螺毒素的新方法

近年来,在经济学,蛋白质组学和转录组学领域的新分析进展已导致发现许多新的芋螺毒素序列。然而,合成和药理学表征比较耗时。

芋螺毒素还可以被功能化,并为新型分子探针提供出色的线索:在《澳大利亚化学杂志》上发表的另一篇论文中,研究人员开发了一种新方法来标记芋螺毒素并将其用于可视化细胞中的离子通道。这些工具对于更好地了解疼痛背后的复杂生物学非常重要,而疼痛是世界上导致残疾的主要原因。

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