当前，全球约有7.5亿人患有甲状腺疾病。弥漫性毒性甲状腺肿是甲状腺功能亢进的主要疾病表型，属于自身免疫性疾病，在人群中的总发病率约为1%，但目前临床上还没有很好的治疗手段。
北京时间2022年8月8日晚23时，《自然》发表了中科院上海药物研究所研究员徐华强、蒋轶、北京协和医院教授张抒扬等合作完成的研究，该研究不仅揭示了促甲状腺激素（TSH）与促甲状腺素受体（TSHR）相互作用的细节模式，还揭示了自身免疫性抗体M22与TSHR相互作用的分子细节，为临床开发用于治疗甲状腺相关疾病的抗体或小分子药物提供了结构依据。
“这项研究最大的亮点，在于首次揭示了自身免疫性抗体如何诱导GPCR的激活或抑制从而引发相关疾病的发生。”论文共同第一作者、中科院上海药物所博士段佳在接受《中国科学报》采访时表示。
近年来，甲状腺相关疾病的发病率正逐年上升，我国甲状腺相关疾病的总患病率高达20%。甲状腺的主要生理功能是分泌甲状腺素调控机体能量代谢，而这一功能的实现依赖于甲状腺细胞表面的TSHR感知垂体细胞分泌的TSH信号。
此外，TSHR在介导甲状腺发挥正常的生理功能外，也参与了自身免疫性甲亢甲减的发生发展。机体免疫系统被异常激活后，能够产生大量激活型抗体和抑制性抗体，这些抗体可直接作用于TSHR引起受体被过度激活或抑制，从而引发甲亢或甲减的发生。
图1：TSHR在体内介导的生理及病理过程
在过往的研究中，由于TSH和TSHR结构的复杂性及不稳定性，目前仍无相关结构信息被报道。TSH是用于辅助治疗甲状腺癌的重要临床药物，同时也是包括McCune-Albright 综合征、垂体促甲状腺激素腺瘤以及原发性先天性甲状腺功能减退症在内的多种重大罕见病的重要靶标和关键分子。但TSH如何作用于TSHR引发甲状腺素分泌的分子机制却一直未知；人源激活型抗体和抑制性抗体是如何作用于TSHR继而引发受体激活或抑制的机制也仍然未知；激活型抗体与激素TSH激活TSHR的方式有何区别，也仍有待进一步的探索。此外，靶向TSHR的小分子别构激动剂是如何激活受体的分子机制也一直是研究的重点。
为了探究TSHR在体内如何介导人体正常生理功能和疾病发生发展的分子机制，研究团队采用单颗粒冷冻电镜技术，分别对TSH激活TSHR形成的Gs复合物、人源激活型抗体M22激活TSHR形成的Gs复合物以及人源抑制型抗体结合的TSHR进行了结构重塑。
通过系统研究TSHR与内源性激素TSH和小分子激动剂ML-109的结构，研究人员揭示了激素TSH和别构激动剂ML-109诱导受体激活的机制；此外，通过解析激活型抗体M22和抑制型抗体K1-70与TSHR的结构，他们还发现了TSHR 如何被自身免疫性抗体激活或抑制的结构基础，从而为针对TSHR功能异常从而引发的自身免疫性疾病的抗体药物和小分子药物发现提供了更加清晰的模板和思路。
图2：TSH、M22以及K1-70与TSHR和Gs蛋白的复合物结构比较
段佳告诉《中国科学报》，下一步，团队将继续深入研究靶向TSHR的抗体药物的设计与开发，从而实现有效治疗弥漫性毒性甲状腺肿等自身免疫性甲状腺疾病。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05173-3
来源：小柯生命
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