急性和慢性疼痛是医疗中尚未被彻底解决的一个领域，影响着数百万疼痛患者。电压门控钠通道（Nav）是神经元传递动作电位的关键通道，在外周神经系统中表达的 Nav1.8 因其抗河豚毒素（Tetrodotoxin，TTX）特性，为特异性疼痛缓解抑制剂设计提供策略。
颜宁团队多年来主要致力于跨膜运输蛋白的结构与机理研究，在国际上首次揭示人源葡萄糖转运蛋白、真核生物电压门控钠离子通道和钙离子通道等一系列具有重要生理与病理意义跨膜蛋白的原子分辨率结构，目前主要致力于针对疼痛的发病机理研究与药物研发。10 月 14 日，其在山东大学「观澜大讲堂」 以「探索生命暗物质 助力健康新光明」为主题作学术报告，更是强调了深入的基础研究对于推动科学发展和解决现实问题的必要性。
2024 年 10 月 17 日，清华大学颜宁、靳雪芹共同通讯在 Current Opinion in Chemical Biology 在线发表题为 Drug discovery targeting Nav1.8: Structural insights and therapeutic potential 的综述文章，系统总结了 Nav1.8 选择性抑制剂的最新进展，重点解析了药物可结合位点和赋予亚型特异性的机制，这些结构上的新见解突出了 Nav1.8 抑制剂作为非成瘾性疼痛管理药物的潜力，从而为下一代镇痛药的开发指明了方向。
图 1 相关研究（图源：[1]）
主要内容
Nav 是电压门控离子通道（Voltage-gated ion channel，VGIC）超家族的基本成员，负责产生和传播动作电位，包含四个同源重复序列 I-IV，每个重复序列包含六个跨膜片段（S1-S6）。截至目前，在人类中共发现了九种不同的 Nav 亚型（Nav1.1-Nav1.9），每种亚型在各种组织和细胞类型中具有特定的表达模式。随着单颗粒低温电子显微镜（cryo-EM）的技术进展，目前已经确定了除 Nav1.9 以外的所有人类 Nav 通道的结构，揭示了许多通道调节剂的作用机制，并为结构导向的药物发现指明了道路。
图 2 Nav 的结构和工作机理（图源：[1]）
在这篇综述文章中，研究人员重点介绍了 Nav1.8 上已知的和预测的药物结合位点，包括孔结构域的中心空腔（C 位点）、孔隙域上方的细胞外环（Extracellular loops，ECLs）和电压感应域（Voltage-sensing domain，VSD），他们通过几种亚型特异性调节剂，如 A-803467、LTGO-33 等对这些结合位点进行了说明。
图 3 Nav1.8 通道的目标是开发非成瘾性止痛药（图源：[1]）
早在 2022 年，颜宁团队就解析了在 A-803467 存在下人类 Nav1.8 的低温电镜结构，并且 A-803467 是唯一报道的配体结合 Nav1.8 的实验结构，位于 C 位点的细长化合物紧密结合 S6IV，并通过极性和疏水相互作用与主要来自 S6I、S6IV 和重复 I 和 IV 中的孔环残基进行互作。出乎意料的是，A-803467 的亚型选择性并不是由保守程度较低的配位残基 Met1713 决定的，相反，S6I 上的 Thr397 和 S6III 上的 Gly1406，两者都不参与配体结合，这就决定了通道对 A-803467 的敏感性。此外，变构位点也可以影响孔阻滞剂的活性，这一发现为 Nav 靶向药物的开发提供了机遇，未来的研究需要确定这些远程位点上阻滞剂活性调节的分子机制。
VSD 在响应膜电位变化时发生构象变化，并在 Nav 通道的电压依赖性激活和失活中起关键作用。研究发现，阻碍 VSD 的运动可能会以各种方式干扰通道活动。作为许多小分子化合物和肽毒素的受体位点，VSD 已被广泛地用于药物开发。值得注意的是，Nav1.8 的 VSDII 具有几个非保守残基，可以容纳选择性配体，如 LTGO-33。
LTGO-33 是一种 Nav1.8 小分子抑制剂，通过与 Nav1.8-VSDII 的细胞外间隙结合来稳定其下调状态。VSDII 的 S3-4 环富含 Nav1.8 独特残基，如 Val746、Lys748、Lys749 和 Gly750，可能有助于形成高度的亚型选择性。取代这些残基，特别是 K749Q 和 G750A，导致抑制效果显著降低，证实了它们在 LTGO-33 调节中的关键作用。
图 4 Nav1.8 与 LTGO-33 的结合（图源：[1]）
结语
Nav1.8 在疼痛通路中起关键作用，目前领域内的挑战在于实现 Nav1.8 对其他 Nav 亚型的高选择性，以尽量减少脱靶效应，特别是影响心脏和中枢神经系统功能的脱靶效应。本综述总结了 Nav1.8 选择性抑制剂的最新进展，并对可用药物位点和赋予亚型特异性的机制进行了解析。
特别注意的是，止痛药 VX-548 在急性疼痛方面的成功为 Nav1.8 作为广谱疼痛管理的有效靶点和未来努力的重点提供了希望。不过，研究人员还是指出，含有 VX-548 的 Nav1.8 的结构尚未确定。因此，在未来，对 Nav1.8 结构功能关系的持续研究将进一步提高发现有效、特异性和安全的疼痛治疗方法的能力。
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【2402】国内重点实验室分子生物学实验方法汇总（60 页）
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