法国蒙彼利埃大学的Philippe Marin团队发表于《Science Advances》的研究中利用纳米抗体技术，首次揭示mGlu2受体在精神分裂症中的作用机制。问题核心在于mGlu2与mGlu3受体氨基酸序列相似度高达70%，传统技术难以区分二者。更关键的是，GPCR的信号传导往往依赖于受体相互作用组来发挥作用。如同指挥官需要通过参谋部传达指令一样，mGlu2受体必须通过与TrkB受体形成动态复合物才能发挥抗精神分裂的作用。
——“要破解mGlu2的生物学密码，首先需要一张它在真实脑环境中的‘社交网络图’。”论文通讯作者Philippe Marin教授指出，“而这正是纳米抗体赋予我们的超能力。”
绘制mGlu2的“社交图谱”
研究团队采用自主开发的双特异性纳米抗体，对小鼠前额叶皮层中的天然mGlu2进行精准捕获。这种纳米抗体采用双结合域设计，如同“分子镊子”，对mGlu2的亲和力达0.30±0.04 nM，且不受受体构象影响，无论受体结合激动剂还是拮抗剂均能稳定结合。通过免疫组织化学验证，该纳米抗体仅在野生型小鼠脑内产生强标记信号，而在mGlu2基因敲除的小鼠中无信号，证实了其特异性。
通过纳米抗体亲和纯化-质谱联用技术，研究团队鉴定出149个与mGlu2特异性结合的蛋白。其中mGlu2自身是富集度最显著的蛋白。值得注意的是，同家族的mGlu3/4/7/8受体也在其中，证实了mGlu受体家族间的异源聚合现象。此外，mGlu2偶联的经典蛋白Gαᵢ₁和 Gβγ也被成功捕获，验证了该方法的可靠性。通过STRING数据库分析这些互作蛋白的关联作用时发现，TrkB(神经营养因子受体/NTRK2)的富集程度位居前列，这一发现意义重大，这是因为TrkB在精神分裂症患者脑中表达显著降低，且与疾病病理机制密切相关。
图1：与mGlu2特异性结合的蛋白网络
解密mGlu2与TrkB之间的分子关系
为确认mGlu2与TrkB的相互作用，研究人员采用了共免疫沉淀+Western blot、细胞实验、PLA实验及BRET实验的多层验证策略。
共免疫沉淀实验显示，TrkB仅与mGlu₂结合，而不与高度同源的mGlu3结合。PLA实验进一步证实，在共表达TrkB和Flag-mGlu2的HEK293细胞中可见明显荧光信号，而TrkB与Flag-mGlu3共表达时无信号。在小鼠脑内，嗅球、前额叶皮层、齿状回和小脑等共表达区域均检测到mGlu2与TrkB的PLA信号，而mGlu2基因敲除小鼠中的信号显著降低。
BRET实验提供了更深入的机制证据。TrkB与mGlu2的BRET信号随受体表达比例呈双曲线增长,而与mGlu3的信号接近阴性对照。值得注意的是，当mGlu2的c端替换为mGlu3的c端后，相互作用消失，证实mGlu2的c端是结合TrkB的关键结构域。
更重要的是，这种相互作用具有动态性：mGlu2激动剂LY379268或TrkB激动剂7,8-DHF处理可增强结合，而mGlu2拮抗剂LY341495则减弱结合，表明两者的相互作用依赖于各自的激活状态。
图2：mGlu2-TrkB相互作用机制
解析mGlu2与TrkB双向调控的“信号密码”
为探究mGlu2与TrkB的功能关联，研究团队分别对这两个受体的互相调控机制开展实验。
实验结果显示，mGlu2激活可快速诱导TrkB的Tyr816磷酸化：在原代皮质神经元中，LY379268处理2分钟即可检测到磷酸化增加，10分钟达峰值，且呈浓度依赖性。这一过程不依赖BDNF，且不受BDNF中和抗体阻断，但可被mGlu2拮抗剂LY341495、TrkB拮抗剂ANA12或Gi/o蛋白抑制剂PTX阻断，证实mGlu₂通过Gi/o蛋白直接激活TrkB13。在小鼠前额叶皮层(PFC)中，注射LY379268(10mg/kg)也能诱导TrkB磷酸化，且在mGlu2基因敲除的小鼠中完全消失。
相反，TrkB激活可增强mGlu2的信号传导。BDNF或7,8-DHF处理能显著增强LY379268诱导的Go蛋白解离，且不影响mGlu2对激动剂的效能。trFRET实验进一步证实，在小鼠PFC膜制备中，7,8-DHF预处理可增强LY379268诱导的Gαᵢ激活。这种增强作用仅针对mGlu₂，对mGlu₃无影响。
图3：mGlu2-TrkB双向调控机制
验证行为学效应：TrkB是mGlu2抗精神病作用的关键
为了验证mGlu2激动剂、TrkB激动剂在单独处理以及联合拮抗剂处理时的效果，研究团队采用苯环利定(PCP)诱导的精神分裂症小鼠模型中进行对照实验。
实验结果显示，mGlu2激动剂LY379268或TrkB激动剂7,8-DHF单独使用均能改善认知缺陷和兴趣丧失等症状，使行为指标恢复至正常水平。更关键的是TrkB拮抗剂ANA12能完全阻断LY379268的治疗效果，而mGlu2拮抗剂LY341495也能阻断7,8-DHF的作用。这一交叉阻断现象证实mGlu2与TrkB的功能耦合是抗精神分裂作用的核心机制，缺少任何一方的参与，药物均无法发挥疗效。
——“这就像两个舞者必须携手才能完成表演，”第一作者Clémentine Philibert解释，“阻断任何一方，整个治疗效应就会瓦解。”
纳米抗体驱动下的药物开发逻辑
该研究通过纳米抗体技术的精准应用，不仅揭示了mGlu2与TrkB相互作用的分子机制，更为精神疾病治疗带来了多维度的积极影响。现有抗精神病药物的局限性部分源于对疾病核心机制的理解不足，例如常用非典型抗精神病药物(如氯氮平)会抑制mGlu2-TrkB复合物的形成，这可能与其疗效局限相关。
此外，这种机制还拓展到抑郁症、癫痫以及神经退行性疾病的药物开发策略当中。如阿尔茨海默症患者同样存在TrkB信号受损的情况，mGlu2-TrkB轴可能成为有效的干预靶点。有临床前研究提示mGlu2的调节异常也会参与癫痫的发生。
纳米抗体的价值远不止于作为研究工具，其应用已拓展至抗体药物研发、体外诊断、工业与农业检测等领域，而如今，其独特性质正催生新型疗法。科学突破往往始于工具的革新，正如显微镜开启微生物学，纳米抗体正为我们打开生命宇宙的新维度。