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一、前言

2022年6月份，D. E. Shaw Research授权礼来公司（Lilly Company）提供首创的免疫疾病治疗药物，并进一步开展基于Kv1.3靶向疗法项目的临床开发。正如礼来免疫学副总裁Ajay Nirula博士说，Kv1.3抑制剂成为免疫学中一种有前途的新方法[1]。

二、Kv1.3通道介绍

1984年在人和小鼠T细胞中发现了电压门控钾通道（voltage-gated potassium channels，Kv），1990年时编码该通道的基因被鉴定为Kv1.3/KCNA3。每个Kv1.3亚单位包含六个跨膜结构域（S1-S6），一个孔道以及细胞内N端和C端，四个亚单位组成具有功能性的四聚体。Kv1.3通道主要分布在淋巴细胞（T淋巴细胞和B淋巴细胞），中枢神经系统以及其他组织器官，在许多生理调节和病理过程中起着重要作用，如神经递质的释放，胰岛素分泌，神经元兴奋等。Kv1.3表达受损会改变脂肪细胞和骨骼肌的胰岛素敏感性。大多数证据支持Kv1.3的表达与肿瘤行为和恶性肿瘤相关。Kv1.3存在于线粒体的内膜中，活性升高与细胞凋亡的出现和敏感性有关。胰岛素抵抗期间中枢神经系统Kv1.3的异常活动与认知改变和焦虑的发展有关。活化的免疫细胞，如巨噬细胞、树突状细胞和T细胞中Kv1.3的表达加剧，会引发慢性和退行性炎症疾病[2]。

doi.org/10.1080/14728222.2017.1420170

Kv1.3在T淋巴细胞的活化尤其是在效应记忆T细胞（effector memory T，TEM）的激活过程中起到了关键性的作用[3]。当T淋巴细胞被抗原呈递细胞（APC）激活时，细胞内Ca2+浓度增高，导致细胞膜去极化引起两种钾通道激活：Kv1.3和KCa3.1。Kv1.3可促进T细胞受体介导的细胞活化、基因转录和增殖所需的钙稳态。在静息状态下，每个T细胞表达400个Kv1.3通道和5-35个KCa3.1通道，T细胞激活后KCa3.1的表达上调，而Kv1.3的表达变化不大，但经过多轮抗原刺激后Kv1.3的表达上调，而KCa3.1的变化不大，同样的情况在大鼠T细胞中也有发现。虽然都Kv1.3与KCa3.1对维持Ca2+内流的驱动力有贡献，但两者的表达有所差异。KCa3.1在中心记忆T细胞（central memory T，TCM）中表达高，而Kv1.3在效应记忆T细胞（TEM）中表达高，效应记忆T与自身免疫性疾病的发作有关，阻断效应记忆T细胞中的Kv1.3可使T细胞去极化抑制钙信号、细胞因子产生等活性。因此Kv1.3选择性阻断剂被认为是治疗自身免疫性疾病，如多发性硬化症、I型糖尿病、银屑病、类风湿性关节炎、移植排斥、干燥综合症和系统性红斑狼疮等疾病的潜在新疗法[4]。

doi:10.3390/toxins7051749

四、Kv1.3与T细胞活化的关系

特定抗原（绿色三角形）刺激T细胞受体（TCR）后通过激活PLC通路使IP3浓度增加，IP3浓度增加可激活内质网（ER）的钙库使Ca2+释放到胞内，而内质网中的钙浓度急剧下降，进而通过钙离子感受器STIM1使CRAC通道开放，钙离子内流，持续的钙离子内流会使细胞膜去极化，激活Kv1.3和KCa3.1钾通道，使钾离子外流，导致膜复极化，从而维持T细胞活化和增殖所需的钙进入的巨大驱动力。胞内钙离子浓度升高可促进T细胞活化增值。而阻断Kv1.3通道，可使钾离子外流减少，膜维持去极化水平，这样通过CRAC通道进入的Ca2+会降低，从而抑制T细胞活性[5]。

doi.org/10.1007/s42977-021-00071-7

五、Kv1.3在研药物汇总

数据来源于药渡

我们平台已构建完善的针对Kv1.3通道研发的药物不同通量的筛选方法，包括手动膜片钳（manual patch clamp）和自动膜片钳（automated patch clamp），还有亚型选择性以及使用/状态依赖性研究。以下是选取不同阳性药的内部验证数据：

（1）PAP-1 (5-(4-Phenoxybutoxy)psoralen)是一种有效的，选择性的，口服活性的Kv1.3阻滞剂（IC50=2 nM）[6]。PAP-1以使用依赖性方式阻止Kv1.3，并通过优先结合到通道的C-type失活状态来起作用。PAP-1比Kv1.5表现出23倍的选择性，并且比所有其他Kv1.X家族通道表现出33到125倍的选择性。我们采用手动膜片钳和自动膜片钳技术验证了PAP-1对Kv1.3通道电流的抑制作用，IC50分别为2.074nM和4.284nM。

*左图为manual patch clamp，右图为automated patch clamp

（2）Psora-4是一种有效的选择性Kv1.3抑制剂，其IC50为3nM [7]。Psora-4具有免疫抑制活性，在体外抑制人和大鼠髓鞘组织特异性效应记忆T细胞的增殖。我们采用手动膜片钳和自动膜片钳技术验证了Psora-4对Kv1.3通道电流的抑制作用，IC50分别为1.362nM和6.006nM。

*左图为manual patch clamp，右图为automated patch clamp

（3）目前已发现的Kv1.3抑制剂主要分为小分子化合物、动物毒素和防御素（defensin）三大类。相比于小分子化合物，毒素的作用方式更加特异和高效，且分布广泛，资源丰富，是多肽药物开发的重要宝库。其中，ShK（Stichodactyla helianthus Neurotoxin）是一种特异性的Kv1.3钾通道肽抑制剂，Margatoxin作为α-KTx蝎毒素，是一种高亲和力的Kv1.3抑制剂。爱思益普电生理团队也对这两个肽类化合物进行了对Kv1.3电流作用的数据验证。

*左图为manual patch clamp，右图为automated patch clamp

爱思益普电生理团队对Psora-4进行了Kv1.1-1.5亚型选择性验证。

3、Use-dependent inhibition

爱思益普电生理团队根据文献[7]中提供刺激方案（FigA），证实了Psora-4优先阻断通道的C-type失活构象来发挥抑制作用。

1. Gubic, S., et al., Discovery of K(V) 1.3 ion channel inhibitors: Medicinal chemistry approaches and challenges. Med Res Rev, 2021. 41(4): p. 2423-2473.

2. Serrano-Albarras, A., et al., Kv1.3: a multifunctional channel with many pathological implications. Expert Opin Ther Targets, 2018. 22(2): p. 101-105.

3. Hu, L., et al., Characterization of the functional properties of the voltage-gated potassium channel Kv1.3 in human CD4+ T lymphocytes. J Immunol, 2007. 179(7): p. 4563-70.

4. Zhao, Y., et al., Toxins Targeting the Kv1.3 Channel: Potential Immunomodulators for Autoimmune Diseases. Toxins (Basel), 2015. 7(5): p. 1749-64.

5. Beeton, C., et al., Kv1.3 channels are a therapeutic target for T cell-mediated autoimmune diseases. Proc Natl Acad Sci U S A, 2006. 103(46): p. 17414-9.

6. Schmitz, A., et al., Design of PAP-1, a selective small molecule Kv1.3 blocker, for the suppression of effector memory T cells in autoimmune diseases. Mol Pharmacol, 2005. 68(5): p. 1254-70.

7. Vennekamp, J., et al., Kv1.3-blocking 5-phenylalkoxypsoralens: a new class of immunomodulators. Mol Pharmacol, 2004. 65(6): p. 1364-74.