慢性疼痛と掻痒症向けのより安全な薬剤候補を設計 (Researchers Design Safer Drug Candidate for Chronic Pain and Pruritus)

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2026-05-28 合肥物質科学研究院(HFIPS)

中国科学院合肥物質科学研究院と中国科学院上海薬物研究所の共同研究チームは、慢性疼痛および慢性そう痒症(かゆみ)の治療に向けて、高い有効性と副作用低減を両立した新しいκオピオイド受容体(KOR)作動薬「beta01」を開発した。既存薬ジフェリケファリン(Difelikefalin)は、Gタンパク質経路とβ-アレスチン経路の両方を活性化するため、鎮静や不安様行動などの副作用が課題となっていた。研究チームは、ジフェリケファリンとKOR複合体のクライオ電子顕微鏡構造を解析し、シグナル伝達バイアスに関与する重要残基Y3207.43を特定した。これを基にβ-アミノ酸置換を導入したペプチド作動薬beta01を設計したところ、Gタンパク質シグナルを強く活性化しながらβ-アレスチンの動員を大幅に抑制した。マウス実験では、強力な鎮痛・止痒効果を維持しつつ、副作用が著しく軽減された。さらに分子動力学計算や核磁気共鳴解析により、その作用機構も解明された。本研究は、安全性の高いGPCR標的薬の合理的設計手法を示し、新たな疼痛・そう痒症治療薬開発への道を開く成果である。

慢性疼痛と掻痒症向けのより安全な薬剤候補を設計 (Researchers Design Safer Drug Candidate for Chronic Pain and Pruritus)
Beta01 achieves G protein biased activation by remodeling the intracellular conformation of KOR. (Image by ZHU Qingjun)

<関連情報>

β-アレスチンシグナル伝達を減弱させたカッパオピオイド受容体ペプチド作動薬の合理的設計 Rational design of a Kappa opioid receptor peptide agonist with attenuated β-arrestin signaling

Huanhuan Zhang,Ruolan Wang,Pan Shi,Gaoming Wang,Qingjun Zhu,Xinheng He,Youwei Xu,Qingning Yuan,Wen Hu,Kai Wu,Yong Zheng,Li Zhou,Jun Liang,Pei Lv,Ziyan Xu,Fan Yang,Yingbin Liu,Youwen Zhuang,H. Eric Xu,Yue Wang & Changlin Tian
Nature Communications  Published:14 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-71455-3  Unedited version

Abstract

Difelikefalin is an FDA-approved κ-opioid receptor (KOR) peptide agonist used to treat chronic pruritus. However, as a balanced agonist that activates both G protein and β-arrestin pathways, difelikefalin remains associated with undesirable side effects linked to β-arrestin signaling. Here, we report the cryo-EM structure of the difelikefalin-KOR-Gi complex, identifying Y3207.43 as a key residue that is critical for signaling bias. Guided by this structural insight, we engineer beta01, a β-amino acid-substituted analog with potent G protein activation but minimal β-arrestin recruitment. In mouse models, beta01 retains robust antinociceptive and antipruritic efficacy while significantly reducing sedation and anxiety-like behaviors. Structural, molecular dynamics simulations and 2D 13C-Met NMR analyses further reveal beta01 stabilizes a unique KOR conformation with an expanded intracellular cavity that disfavors β-arrestin binding. This work establishes a rational structure-based framework for designing safer and more effective GPCR-targeted therapeutics.

有機化学・薬学
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