在药物研发的早期筛选中，我们习惯了依赖HeLa、HepG2这些经典的“全能”细胞系。但我们不得不面对一个房间里的大象：细胞系不仅代表不了人体，甚至代表不了器官。

近日，发表在Nature Communications上的一项研究给出了强有力的证据：不仅是药效，连药物结合的靶点蛋白，在不同器官中都可能完全不同。

长期以来，药物靶点鉴定受限于通量和样本来源，长期依赖体外细胞系（如HeLa、HepG2），但这些模型无法模拟真实器官的复杂性。

即使是同一种药物，在肝脏中的行为可能与在脑部或肌肉中截然不同。为了验证这一点，研究人员直接构建了大鼠的真实器官图谱，包括肝脏、脾脏、肾脏、肌肉以及大脑的不同区域（海马体、小脑等）。

• 激酶谱的差异性： 虽然Staurosporine 在所有样本中都结合了大量激酶，但在不同器官中被鉴定的靶点激酶谱存在显著差异 。

• 环境决定命运： 有些激酶只在特定的1到2个器官中被识别为靶点 。

更令人惊讶的是，同一个激酶，在某种器官环境下表现为热稳定性增加，而在另一种环境下却表现为热稳定性降低。

这一发现揭示了药物作用的环境依赖性：蛋白质组的“背景”

即蛋白质的丰度、辅因子的存在以及蛋白质-蛋白质相互作用的差异，直接决定了药物是否能结合其靶点，以及结合后的后果 。

为什么以前很难做到这一点？因为传统的TPP 技术太慢、太贵、太复杂。

这项研究开发了一套流线型的无标记的TPP-PISA 工作流，打破了这一瓶颈：

• 摆脱TMT标记：采用LFQ-DIA模式，大大降低成本并简化操作；

• 告别超速离心：96孔过滤板替代超速离心，将处理时间从数小时缩短至几分钟；

• 数据化繁为简：采用PISA 积分策略整合三个关键温度点，替代熔解曲线拟合，靶点鉴定数量提升2倍以上。

这一高通量突破使得单次实验并行筛选22种药物在多器官中的表现成为可能，为解析靶点器官特异性提供技术基础。

1. 老药新用：布洛芬的“隐藏身份”

我们熟知的布洛芬通常被视为COX酶抑制剂，但其降低结直肠癌风险的机制一直未被完全参透。PISA研究补上了关键一环：

• 新靶点捕获：筛选发现布洛芬能直接结合并热稳定Pirin蛋白。

• 硬核验证：SPR实验证实两者存在特异性结合，且结合位点与Pirin特异性抑制剂（TPhA）重叠。相比之下，结构相似的阿司匹林并没有这种相互作用。

• 临床启示：Pirin是结直肠癌相关的转录调节因子5。这一发现为布洛芬的抗癌潜力提供了全新的分子解释，展示了该技术挖掘“老药新靶点”的强大能力。

2. 拨开迷雾：区别直接靶点还是间接效应

Q：筛选显示二甲双胍导致溶酶体蛋白HexB显著热稳定性变化，这是直接抑制吗？

A：并没有。体外酶活性实验证明，即使在1mM浓度下，二甲双胍也不直接抑制HexB的活性。

【深层价值】这表明HexB的变化是二甲双胍引发的下游间接效应（如复合物解离或细胞状态改变）。这种区分能力对于早期识别药物脱靶毒性、解析复杂的药物作用网络至关重要。

药物进入体内后的效应错综复杂，TPP-PISA通过热稳定性的变化方向，为我们提供了一把区分“直接靶点”与“下游效应”的钥匙。

TPP-PISA技术的成功，核心在于其始终围绕药物研发的真实痛点 —— 组织特异性、规模化筛选、老药新用机制解析，实现了技术优化与生物学需求的精准匹配。

作为研究者，我们既要掌握该技术“更快、更省、更准”的核心优势，也要清醒认识其局限性，通过合理的实验设计与验证闭环，最大化技术价值。

未来，随着膜蛋白检测优化、活细胞适配方案完善等进一步突破，TPP-PISA有望在肿瘤精准治疗、罕见病药物研发、中药多靶点筛选等领域实现更广泛的应用。

参考资料

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• 5.Liu F, Rehmani I, Esaki S, et al. Pirin is an iron-dependent redox regulator of NF-κB. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013;110(24):9722-9727. doi:10.1073/pnas.1221743110

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