ADWX-1 mutant Wild type R11A R23A F24A K26A T28A N29A H33A T35A IC50 (pM) n IC50(mut)/ IC50(wt) 1.0 177.9 3885.8 2123.4 511.8 30.8 240.4 40.8 14.8 1.89±0.53 336.3±49.1 7344.2±3950 4013.4±857 967.4±726 58.2±6.5 454.4±40.7 77.2±37.4 28.0±19.2 13 8 4 4 4 4 6 3 4
钾离子通道
钾离子通道是一类细胞膜上选择性允许K+跨膜通过的离子通道，是 继G-蛋白偶联受体和蛋白激酶之后的第三大信号转导分子家族。
2003年诺贝尔奖
治疗自身免疫疾病的新靶标：钾通道Kv1.3
钾通道Kv1.3结构பைடு நூலகம்意图
TEM细胞的异常增殖在自身免疫疾病中起重要的作用，钾通 道Kv1.3成为了治疗自身免疫疾病的一个新的药物靶标。
以蝎毒肽为模板的多肽调节剂设计和改造
2005年，法国科学家 Jean-Marc等改造蝎钾 毒素多肽OSK1获得了 特异作用于Kv1.3通道 的多肽AOSK1。
AOSK1及其突变体对Kv1.3的特异性和选择性比较
靶向钾通道Kv1.3先导药物多肽ADWX-1的筛选
2008年，选获得了选择性和特异性作用于 Kv1.3通道的多肽ADWX-1。
Kaliotoxin
OSK1[P12,K16,D 20]
Anuroctoxin
ShK(L5)
ADWX-1
ADWX-1与Kv1.3通道作用的机制？
• 设计ADWX-1的丙氨酸扫描突变体
• 测定突变体的药理学活性 • 生物信息学模建复合物结构
ADWX-1的突变体设计
ADWX-1突变体二级结构分析
突变体对Kv1.3通道的药理学活性
临床上主要的自身免疫病及其相关证据
疾病 直接证据 自身抗体 传递疾病 母体 输入 传递 动物 器官特异性 重症肌无力 甲状腺机能亢进 桥本甲状腺炎 胰岛素依赖性糖尿病 恶性贫血 艾迪森病 天疱疮 原发性胆汁肝硬化 多发性硬化症 + + + + + SCLD 小鼠中 输入细 胞引起 疾病 自身抗 原在实 验动物 中诱发 疾病 + + 间接证据 病变中证实有 实验动物 抗体或 T 细胞 中输入淋 巴细胞引 (抗体 T 细胞) 起疾病 动 物 模 型 证实有自 身抗体或 自身反应 性 T 细胞
自 身 抗 原 甲状腺球蛋白 第二胶体抗原（CA2） 、胞质微粒体、细胞膜 细胞表面 TSH 受体 内因子、壁细胞微粒体 肾上腺细胞胞质 类固醇产生细胞胞质 精子 胰岛细胞胞质、细胞表面物质 脑 肾小球和肺血管基膜 上皮棘细胞间的桥粒 基膜 晶状体 眼色素膜 骨骼肌和心肌中乙酰胆碱受体 红细胞 血小板 线粒体（主要） 平滑肌、细胞核、细胞表面蛋白 结肠脂多糖 腺管、线粒体、细胞核、甲状腺、IgG IgG、类风湿关节炎相关核抗原（RANA） 、胶原蛋 白 细胞核 IgG 可提取的细胞核 DNA 核蛋白、细胞质中可溶性抗原、其他抗原：血液中 有形成分、凝血因子、华氏抗原
Kv1.x通道序列比对、通道模型 及药物分子作用区域示意图
与有机小分子药物相比，多肽调节剂具有更好的选择性和 特异性。
• 治疗自身免疫性疾病的新靶标：Kv1.3通道
• 靶向Kv1.3通道的先导药物研发 • 靶向Kv1.3先导药物在预防和治疗自身免疫 疾病中的应用
系统性红斑狼疮 (systemic lupus erythematosus) 类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis） 口眼干燥综合征 (Sjogren's syndrome) 结节性多发性动脉炎 (polyarteritis nodosa)
器官特异性自身免疫病
慢性淋巴细胞性甲状腺炎 (Hashimoto's thyroiditis) 多发性硬化症 (multiple sclerosis) 重症肌无力 (myasthenia gravis) 胰岛素依赖型糖尿病 (insulin-dependent diabetes mellitus)
发病机制
免疫耐受性的终止和破坏是自身免疫病发生的根本机制。 确切原因尚未完全阐明，可能与下列因素有关：
• 自身抗原的出现
隐蔽抗原的释放 、自身抗原发生改变
• 免疫调节异常
淋巴细胞的多克隆激活、Th1和Th2细胞功能失调
• 交叉抗原
链球菌感染、 EB病毒感染、柯萨奇病毒感染
• 表位扩展 • 遗传因素
高水平 低水平 血流→淋巴组织
短（数日） -
低水平 高水平 直接移行至抗原部位
长（数月） +++
再循环
寿命
再次抗原刺 激
T细胞的分类
记忆T细胞（memory T cell,Tm）根据其表面受体CCR7分子 的表达和功能不同，可分为TEM（CCR7-）和TCM （CCR7+） 细胞。
钾通道Kv1.3 和 IKCa1在不同T细胞中的表达
海葵毒素Shk
多肽调节剂的筛选与设计
以海葵毒素为基础的 多肽药物筛选与设计 多肽药物的 筛选与设计 以蝎毒肽为基础的 多肽药物筛选与设计
自然界中的有毒动物
以蝎毒肽为基础的药物研发
蝎
作用于钾离子通道的蝎毒肽
作为天然的毒素资源库，蝎毒肽比海葵毒素更丰富。
如何获得对钾通道Kv1.3高选择性和特 异性的多肽调节剂？ • 从蝎毒肽中天然分离
理想的治疗策略：
选择性的抑制自身免疫而不影响正常免疫功能，毒副作用弱
T细胞和自身免疫疾病
选择性抑制T细 胞的激活和增 殖的免疫抑制 剂可以有效的 治疗自身免疫 疾病。
T细胞引起自身免疫的信号通路
T细胞中的钾离子通道
• 电压门控钾通道亚型Kv1.3 • 中等电导钙激活钾通道(IKCa1)
与钾通道Kv1.3和IKCa1相关的 T细胞激活过程
先导药物多肽ADWX-1的设计
α-KTx3亚家族蝎毒肽序列比对
BmKTX结构
蝎毒肽和Kv1.x钾通道作用模式
先导药物多肽ADWX-1的设计
ADWX-1和BmKTX的序列比对及其和Kv1.3通道作用
ADWX-1多肽的表达纯化
ADWX-1和rBmKTX的圆二色谱比较
ADWX-1和BmKTX的NMR结构比较
Arg23，Lys26和Kv1.3的相互作用
Phe24和Kv1.3的相互作用 Arg23， Phe24 ，Lys26和Kv1.3的相互作用
有机小分子和多肽调节剂的比较
有机小分子correolide与Kv1.3通道的相互作用
多肽KTX与Kv1.3通道的相互作用
多肽
小分子
钾 通 道 细胞内
小分子和多肽作用 Kv1.3通道的示意图
发病机制
治疗策略
免疫抑制剂
• 皮质激素：强的松，可的松 • 细胞毒性药物：烷化剂，嘌呤拮抗剂等
抗感染
• 抗菌素：环孢子菌素、氯霉素
细胞因子及受体抗体或阻断剂
• 生物学制剂：抗淋巴细胞球蛋白、细胞因子单抗、细胞因子 受体拮抗剂
缺点：不能根治，且对肝脏和肾脏有毒性，长期使用有 致感染和致癌作用，导致不育和畸形，副作用强
ADWX-1与Kv1.3通道作用的分子机制
ADWX-1-Kv1.3复合物结构
ADWX-1突变体计算机丙氨酸 扫描结果和实验结果的比较
ADWX-1与Kv1.3通道作用的分子机制
在ADWX-1和Kv1.3通道的 相互作用中， ADWX-1 中 的Arg23， Phe24 和Lys26 是最重要的功能氨基酸残基。
+ + + + + + + +
+ (+)
+ +
+ + + + + + + + +
非器官特异性 自身免疫溶血性贫血 特发性血小板减少症 + 肺肾综合征 类风湿关节炎 干燥综合征 系统性红斑狼疮 硬皮病 肌皮病
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有机小分子调节剂的筛选与设计
有机小分子的药理学活性
有机小分子先导药物的不足： 作用于Kv1.3钾通道的选择性和特异性不强
多肽调节剂的筛选与设计
以海葵毒素为基础的 多肽药物筛选与设计 多肽药物的 筛选与设计 以蝎毒肽为基础的多 肽药物筛选与设计
自然界中的有毒动物
海葵毒素多肽药物的研发
选择性较好的SL5多肽药理学活性 海 葵
• 治疗自身免疫性疾病的新靶标：Kv1.3通道
• 靶向Kv1.3通道的先导药物研发 • 靶向Kv1.3先导药物在预防和治疗自身免疫 疾病中的应用
靶向钾通道Kv1.3的 药物研发
有机小分子调 节剂的筛选与 设计
多肽调节剂的 筛选与设计
有机小分子调节剂的筛选与设计
1998年，Merck公司就分离到correolide，它能在100nM水平上抑制T细胞的 增殖。随后Merck、Pfzer等研发机构分离、合成、和功能鉴定了10多种有机小 分子药物候选物。
Kd-IC50 xm (nM)
Specificity Index xm/cn n=Kv1.3 1 >100 2.9 1 2.7 61 1 54 >1000 1 >100 8.34 1 92 >100 1 >300 >100000