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本研究针对当前抗抑郁药物疗效有限、副作用大等问题，开发了一种靶向新型代谢型甘氨酸受体（mGlyR）的纳米抗体Nb20。研究人员通过噬菌体展示技术筛选获得高亲和力Nb20，综合运用冷冻电镜、SPR、BRET及电生理等技术，阐明Nb20结合mGlyR胞外Cache结构域并抑制RGS7/Gβ5复合物GAP活性的分子机制。实验证明鼻内给予Nb20可在应激诱导的小鼠抑郁模型中产生快速持久的抗抑郁效应，其效果与氯胺酮相当。该研究为开发神经精神疾病的抗体疗法提供了新策略。
在当今社会，抑郁症已成为严重影响人类健康的重大公共卫生问题。然而，当前主流抗抑郁药物普遍存在起效慢、有效率低、副作用大等局限性，这促使科学家不断探索新的治疗靶点和干预策略。近年来，研究发现一种新型代谢型甘氨酸受体（mGlyR，原名孤儿受体GPR158）在抑郁症发病机制中扮演关键角色——其在抑郁症患者脑中表达上调，而基因敲除该受体的小鼠则表现出抗抑郁表型和应激韧性。这使mGlyR成为极具潜力的抗抑郁治疗新靶点。
在这项发表于《Nature Communications》的研究中，科学家们另辟蹊径，没有采用传统的小分子药物开发策略，而是利用纳米抗体这种新兴的生物制剂来靶向mGlyR。纳米抗体是源于骆驼科动物的单域抗体，具有分子量小、亲和力高、组织穿透性强等独特优势，在肿瘤和自身免疫疾病治疗中已展现出巨大潜力，但其在神经精神疾病中的应用仍处于探索阶段。
为解析mGlyR的调控机制，研究团队首先通过免疫骆驼和噬菌体展示技术，从大量候选分子中筛选出特异性靶向mGlyR的纳米抗体Nb20。结合表面等离子共振（SPR）和流式细胞术分析，证实Nb20能以纳摩尔级亲和力结合mGlyR的胞外Cache结构域，且不与GPR179、D1R等相关GPCRs发生交叉反应，显示出优异的选择性。
随后，研究人员通过生物发光共振能量转移（BRET）实验探究Nb20的功能效应。结果显示，Nb20能特异性抑制mGlyR-RGS7/Gβ5复合物对Gαo蛋白的GAP活性，半数抑制浓度（IC50）约为6 nM，而对基础或RGS7/Gβ5单独介导的G蛋白失活过程无影响，表明其作用具有mGlyR依赖性。
为在原子水平揭示调控机制，团队利用冷冻电镜（cryo-EM）解析了Nb20-mGlyR及Nb20-mGlyR-RGS7/Gβ5的复合物结构，分辨率分别为3.49 ?和3.89 ?。结构分析表明，Nb20结合于mGlyR二聚体Cache结构域的侧向界面，主要通过互补决定区1（CDR1）和2（CDR2）与两个亚基的α2螺旋及相邻环区形成广泛接触。与未结合状态相比，Nb20的结合引起mGlyR胞外域发生约12 ?平移和7°旋转，进而通过跨膜区将变构信号传递至胞内，使RGS7的DEP/DEX结构域构象改变，RGS结构域灵活性增加，从而削弱其对Gα蛋白的调控能力。
在转化医学方面，研究团队评估了Nb20的治疗潜力。通过脑室内或鼻内给药方式，发现Nb20能在应激诱导的小鼠抑郁模型中产生快速、持久的抗抑郁效果。在强迫游泳实验、悬尾实验、大理石埋藏实验等一系列行为学测试中，Nb20处理组小鼠均表现出显著改善，效果与氯胺酮相当，且不影响自发活动或运动协调性。电生理记录进一步证实，Nb20可增强前额叶皮层II-III层锥体神经元的兴奋性，这可能是其发挥抗抑郁作用的神经基础。
主要技术方法
研究运用多种技术：通过噬菌体展示筛选纳米抗体；SPR分析结合亲和力；BRET检测G蛋白信号；冷冻电镜解析蛋白结构；膜片钳记录神经元活动；慢性可变应激模型诱导小鼠抑郁样行为；通过脑室内/鼻内给药评估行为学效果。
Nb20抑制mGlyR-RGS7/Gβ5复合物的GAP活性
通过BRET实验监测Gαo失活动力学，发现Nb20特异性抑制mGlyR-RGS7/Gβ5复合物的GAP功能，而不影响基础或RGS7/Gβ5单独介导的G蛋白失活。
Nb20与mGlyR的结合模式
冷冻电镜结构显示Nb20结合于mGlyR二聚体Cache结构域界面，CDR1和CDR2区域与两个亚基形成广泛相互作用，引起胞外域构象变化。
Nb20的抗抑郁行为学效应
在慢性应激小鼠模型中，鼻内给予Nb20可显著改善抑郁样行为，包括减少强迫游泳和悬尾实验中的不动时间，降低大理石埋藏数，效果与氯胺酮相当。
Nb20增强前额叶皮层神经元兴奋性
脑片电生理记录发现，Nb20处理可增加前额叶皮层II-III层锥体神经元的动作电位发放，降低阈电流，而不改变静息膜电位。
研究结论与意义
该研究成功开发了首个靶向mGlyR的纳米抗体Nb20，系统阐明了其抑制mGlyR-RGS7/Gβ5信号复合物的分子机制，并证实其通过鼻内给药途径在动物模型中产生快速抗抑郁效果。这项工作不仅为抑郁症治疗提供了新的候选药物，也展示了纳米抗体在中枢神经系统疾病治疗中的巨大应用潜力。值得注意的是，与传统小分子药物相比，纳米抗体具有高特异性、低脱靶效应等优势，可能为难治性抑郁症患者带来新的希望。此外，研究揭示的mGlyR调控机制也为理解抑郁症的神经生物学基础提供了重要见解。
