瞬時受體電位錨蛋白1 (TRPA1)一種非選擇性陽離子通道，可透過Ca2+，從而提高細胞內(nèi)的Ca2+水平。TRPA1因其可對多種環(huán)境刺激物做出反應以及參與疼痛感知和炎癥過程而特別受關(guān)注。不完全統(tǒng)計，目前，全球針對TRPA1靶點的在研藥物共有22款（21款是小分子），其中進入臨床的有6款。目前關(guān)于TRPA1藥物的最新動態(tài)還是2023年禮來在第一季度季報中表明要放棄的一項止痛藥TRPA1拮抗劑臨床試驗。今天我們就來聊聊目前TRPA1藥物的臨床研究進展，在此之前，我們先來了解下TRPA1的背景知識。
1、TRPA1的分布
瞬時受體電位（TRP）蛋白家族是一類位于細胞膜上的非選擇性門控陽離子通道。根據(jù)其氨基酸序列的同源性，哺乳動物TRP通道可分為七個亞家族，包括TRPC、TRPV、TRPM、TRPP、TRPML、TRPA和TRPN [1]。瞬時受體電位錨蛋白1（TRPA1，又稱ANKTM1）是TRPA亞家族的唯一成員，是一種Ca2+可滲透的非選擇性陽離子通道，在不同類型的疼痛中起重要作用。TRPA1主要在三叉神經(jīng)節(jié)、迷走神經(jīng)節(jié)和背根神經(jīng)節(jié)的初級感覺神經(jīng)元亞群以及巨噬細胞、樹突狀細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞和肥大細胞等非神經(jīng)元細胞中大量表達 [2]。此外，也有研究表明TRPA1在肽能（富含神經(jīng)肽CGRP和SP以及神經(jīng)營養(yǎng)因子受體TrkA）和非肽能神經(jīng)元（共表達嘌呤受體P2X3、Neurturin、Artemin、Mrg家族的G蛋白耦聯(lián)受體以及GDNF受體家族中的GFRα1和GFRα2）均有表達 [3]。近些年，在一些非神經(jīng)細胞（如內(nèi)爾毛細胞、血管內(nèi)皮細胞、牙髓成纖維細胞角質(zhì)細胞、胰島細胞等）上也發(fā)現(xiàn)了TRPA1的表達 [4]。
2、TRPA1的結(jié)構(gòu)
TRPA1基因是在1999年從肺成纖維細胞中克隆出來的。人的TRPA1由1119個氨基酸組成，位于人類8號染色體q13，相對分子質(zhì)量約127kDa。如圖1所示，TRPA1跨膜蛋白有6個跨膜結(jié)構(gòu)域（S1-S6）和1個孔道組成，其N末端和C末端均在胞內(nèi)。S1和S2形成細胞外環(huán)結(jié)構(gòu)，S5和S6跨膜結(jié)構(gòu)域親水區(qū)形成孔道。TRPA1蛋白的長NH2末端包含TRP超家族中最普遍的錨蛋白重復結(jié)構(gòu)域（ARD），包括14-16個錨蛋白重復序列，每個錨蛋白重復序列由約33個氨基酸長度的α-helix-β-turn-α-helix基序組成[5]，可能參與蛋白間相互作用，如與磷脂酶C （PLC）和鈣（Ca2+）的結(jié)合。ARD通過pre-S1區(qū)與TM1連接，其中含有一些半胱氨酸殘基（如Cys621、Cys641和Cys665），這些殘基對于親電激動劑激活TRPA1至關(guān)重要。N末端有1個EF手性結(jié)合域，能夠增加細胞內(nèi)鈣離子。TRPA1可被辣根、肉桂醛、大麻、蒜素、芥末、質(zhì)子等眾多外源性有機小分子激活,但是對薄荷醇無反應。
圖1. TRPA1分子結(jié)構(gòu)[6]
3、疼痛中TRPA1的作用機理
TRPA1通道由2021年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎得主Ardem Patapoutian教授發(fā)現(xiàn)，是一類非選擇性配體門控陽離子通道，參與感知傷害性刺激和傳導傷害性信號。TRPA1可以通過三種不同的方式被外源刺激激活：外源刺激通過G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）和受體酪氨酸激酶（RTK）激活蛋白激酶C （PKC），調(diào)節(jié)TRPA1通道的活性；低分子量有機物和內(nèi)源性酯類作為TRPA1的配體激活通道；溫度變化和機械刺激直接作用于TRPA1通道，促進其打開和激活。TRPA1通道的激活或致敏，增加Ca2+內(nèi)流，促進神經(jīng)源性炎癥反應和神經(jīng)肽的釋放，如P物質(zhì)（SP）、神經(jīng)激肽A（NKA）和降鈣素二烯相關(guān)肽（CGRP）。
多項研究已證實TRPA1在介導痛覺性和神經(jīng)性疼痛模型中對熱、化學和機械刺激的長期超敏反應中扮演重要角色。McNamara CR等人首次證實了TRPA1參與炎性傷害感受。該研究表明在藥理學拮抗作用或TRPA1通道基因缺失后，福爾馬林在大鼠和小鼠爪子中誘導的傷害感受反應減少[8]。而且，在角叉菜膠和完全弗氏佐劑誘導的動物模型中，緊急抑制TRPA1可降低與持續(xù)炎癥相關(guān)的冷和機械超敏反應 [9]。此外，TRPA1也被證實有助于外周和中樞神經(jīng)性疼痛。在鏈脲佐菌素誘發(fā)的糖尿病神經(jīng)病變嚙齒動物模型中，TRPA1拮抗劑可減少機械性異常痛和超敏反應[10] [11]。
4、當前臨床階段TRPA1靶向藥的研究進展
釕紅、慶大霉素和阿米洛利和釓是文獻中最早報道的TRPA1通道拮抗劑，這些非特異性通道阻滯劑已被更具選擇性的TRPA1拮抗劑所取代。TRPA1作為離子通道類的鎮(zhèn)痛靶點，沒有阿片類藥物的成癮濫用風險。由于處于疼痛信號通路的上游，其靶向藥物在阻斷疼痛信號的同時，并不會影響機體的感覺模式。結(jié)合其在中樞神經(jīng)和心臟中的表達豐度很低的特點，這樣進一步降低了中樞神經(jīng)和心臟副作用的風險，與其它鎮(zhèn)痛靶點相比具有優(yōu)越性。如前所述，當前處于臨床階段的靶向TRPA1藥物共計6款，處于臨床申請階段的有1款，已獲得臨床審批的有一款。
| 藥物 | 公司 | 適應癥 | 研發(fā)階段 |
| GRC-17536 | Glenmark Pharmaceuticals Ltd.Ichnos Sciences SA | 糖尿病周圍神經(jīng)病變 | 臨床II期 |
| LY-3526318 | Eli Lilly & Co. | 糖尿病周圍神經(jīng)性疼痛、慢性疼痛 | 臨床II期 |
| RG-6341 | Genentech, Inc.Roche Holding AG | 難治性慢性咳嗽、不明原因的慢性咳嗽、哮喘 | 臨床II期 |
| HX-100 | Hydra Biosciences, Inc. | 哮喘 | 臨床I期 |
| LD-2020 | 上海璃道醫(yī)藥科技有限公司 | 關(guān)節(jié)炎疼痛、癌癥疼痛 | 臨床I期 |
| A-967079 | Abbott Laboratories | 疼痛 | 早期臨床1期 |
| LD-09163 | 上海璃道醫(yī)藥科技有限公司 | 炎癥性腸病、潰瘍性結(jié)腸炎、克羅恩病 | 臨床申請批準 |
| LD-04185 | 上海璃道醫(yī)藥科技有限公司 | 纖維肌痛、神經(jīng)痛 | 臨床申請 |
- GRC 17536
GRC 17536（又稱ISC 17536）也是一種可口服的TRPA1通道小分子拮抗劑，目前是由Glenmark Pharmaceuticals在推進臨床開發(fā)。臨床前研究已經(jīng)證明GRC 17536在神經(jīng)性和炎癥性疼痛動物模型中的有效性，包括糖尿病外周神經(jīng)性疼痛、骨關(guān)節(jié)炎疼痛、術(shù)后疼痛和化療引起的疼痛，這些結(jié)果也驗證了TRPA1阻斷劑在治療性疼痛管理中的潛在效用。2014年9月，Glenmark宣布已在IIa期疼痛性糖尿病外周神經(jīng)病概念驗證研究中取得了積極的成果，在亞組中至重度糖尿病性神經(jīng)病性疼痛患者中具有統(tǒng)計學意義和臨床相關(guān)反應。GCR 17536目前被FDA暫停臨床使用，官方材料預計在2019年下半年恢復臨床臨床試驗。需要注意的是，該條管線已從Glenmark Pharmaceuticals官網(wǎng)上移除。
- LY-3526318
如前所述，LY-3526318最初是由Hydra Biosciences原研，于2018年開始由禮來來推進臨床試驗。LY-3526318（又稱為LY356318）是TRPA1小分子拮抗劑。2022年10月13日，禮來在美國和波多黎各完成骨關(guān)節(jié)炎、慢性腰痛和神經(jīng)性疼痛的II期臨床試驗。2022年10月14日，禮來計劃在日本健康志愿者中進行I期安全性和藥代動力學試驗。但2023年1月9日，禮來公司撤回了一項在日本招募健康志愿者（PO）之前的I期試驗，官方給出的回復是因為商業(yè)決定。
- RG-6341
RG-6341，又稱為GDC-6599，是羅氏開發(fā)的一款TRPA1抑制劑。臨床前實驗表明，GDC -6599在豚鼠肉桂醛誘發(fā)的咳嗽研究和AITC誘發(fā)的真皮血流模型中表現(xiàn)出強大的靶向作用。該分子是首個達到臨床IIa期 ( NCT05660850)的口服TRPA1拮抗劑，用于治療慢性咳嗽。
盡管多年來在整個制藥行業(yè)進行了大量的TRPA1的研究，但只有GRC 17536和RG-6341進入了II期臨床試驗的終點。默沙東的CB 189625和Orion的ODM108均因藥代不佳而終止，主因是溶解性較差和生物利用度較低。反觀國內(nèi)，目前只有璃道生物TRPA1拮抗劑LD-2020進展最快，當前已經(jīng)在中國進入臨床I期試驗（CTR20240694），不過值得注意的是，璃道生物同時還有另外兩款TRPA1抑制劑（LD-09163和LD-04185）分別處于臨床申請批準和臨床申請階段，是目前國內(nèi)擁有TRPA1抑制劑管線最多的公司。
5、締碼全長TRPA1蛋白，助力新藥研發(fā)
如前所述，TRPA1是6次跨膜的通道蛋白，無論是抗體藥還是小分子藥，首先獲得有活性的全長膜蛋白是至關(guān)重要的。締碼生物利用自主研發(fā)的Synthetic Nanodisc膜蛋白表達技術(shù)平臺已開發(fā)出全長的人TRPA1蛋白。與市面上大多數(shù)MSP（膜支持蛋白）Nanodisc不同，締碼生物研發(fā)的Synthetic Nanodisc是基于真核表達系統(tǒng)，能直接從完整的細胞中制作。在這個過程中，使用的合成高分子具有雙重功能。首先，它溶解細胞膜，類似于洗滌劑，然后利用天然細胞磷脂在膜蛋白周圍形成納米盤結(jié)構(gòu)?？缒さ鞍卓烧系絅anodiscs中。目前，締碼生物已利用Nanodiscs全長膜蛋白平臺開發(fā)了數(shù)百種膜蛋白，點擊這個可查看所有膜蛋白。
Human TRPA1 full length protein-synthetic nanodisc?(FLP100033)
[Right] Human TRPA1-Nanodisc, Flag Tag on SDS-PAGE
參考文獻：
[1]Talavera K., Startek J. B., Alvarez-Collazo J., Boonen B., Alpizar Y. A., Sanchez A., et al. (2020). Mammalian transient receptor potential TRPA1 channels: From structure to disease [J]. Physiol. Rev. 100, 725–803.
[2]Iannone LF, Nassini R, Patacchini R, Geppetti P, De Logu F. Neuronal and non-neuronal TRPA1 as therapeutic targets for pain and headache relief. Temperature (Austin) [J]. 2022 May 29;10(1):50-66.
[3]KRIMON S, ARALDI D, do PRADO F C, et al. P2X3 receptors induced inflammatory nociception modulated by TRPA1, 5-HT, and 5-HT1A receptors [J]. Pharmacol Biochem Behav, 2013, 112: 49-55.
[4]WILSON S R,GERHOLD K A, BIFOLCK-FISHER A, et al. TRPA1is required for histamine-independent, Mas-related G protein-coupled receptor-mediated itch [J]. Nat Neurosci, 2011, 14(5): 595-602
[5]Paulsen C.E., Armache J.P., Gao Y., Cheng Y., Julius D. Structure of the TRPA1 ion channel suggests regulatory mechanisms [J]. Nature. 2015;520:511–517.
[6]Moccia F, Montagna D. Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) Channel as a Sensor of Oxidative Stress in Cancer Cells [J]. Cells. 2023 Apr 26;12(9):1261.
[7]BONET, FISCHER L, PARADA C A, et al.The role of transient receptor potential A 1 ( TRPA1) in the development and maintenance of carrageenan-induced hyperalgesia [J]. Neuropharmacology, 2013,65 ;206-212.
[8]McNamara CR, Mandel-Brehm J, Bautista DM, et al. TRPA1 mediates formalin-induced pain [J]. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007;104(33):13525–13530.
[9]Bonet IJ, Fischer L, Parada CA, et al. The role of transient receptor potential A 1 (TRPA1) in the development and maintenance of carrageenan-induced hyperalgesia [J]. Neuropharmacology. 2013;65:206–212.
[10]Koivisto A, Hukkanen M, Saarnilehto M, et al. Inhibiting TRPA1 ion channel reduces loss of cutaneous nerve fiber function in diabetic animals: sustained activation of the TRPA1 channel contributes to the pathogenesis of peripheral diabetic neuropathy [J]. Pharmacol Res. 2012;65(1):149–158.
Wei H, Hamalainen MM, Saarnilehto M, et al. Attenuation of mechanical hypersensitivity by an antagonist of the TRPA1 ion channel in diabetic animals [J]. Anesthesiology. 2009;111(1):147–154.
